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  1. 1. I An traci.a I Hulla ITaturales ..1 ) Lignito Tu!' ba I Leña r Coque } Carbón de leña- ¡ AglO1nerados Artificiales .(briquetas) . . - . . . Los combustibles sólidos en general son abundantes y de co~to ,: r~ducidoJ encontrándoselos Jistos para su utilizaciÓn Gllos natu- (:,~.,;:r.:~lesJpero todos Ueneilserias desventajas representadas princi- ~i~i:ttp~lmentepor su. elevado cos to de transporte y lnanipuleo' para. t;'::,i~egular el fuego y para elÜninar residuos y cenjzas. A veces re- j/;~:}qLiierencostosas parrillás y mecanismos de transporte si se quie~~ :?,:::',evitar mano~_de obra para tales labores. . , Algunos de estos combustibles pueden ser utilizados previa :'pulverización (polvo de carbón) con lo cual se eliminan muchos :,': tnconveníentes, y se lnejora su eficiencia. , . I . I ,. . Combustibles líq~idos r Natura! j 1 ArtificialesI l 1., 8.500 l~g cal/kg 8.000 kg c'al/kg 6.000, kg caJ/kg 5.000. kg cal/kg 3.500 kg cal/kg .J 7.500 kg c'al/kg 6.500 lrg cal/kg Poder calorífico { Petróleo ( Naftas l ' K~erosene , Gas oil.J 1 Diesel oil Fuel oil Alcohol 10.500 kg cal/kg 11.200 kg cal/kg , , 11.100 kg cal/kg 10.900 kg cal/kg . 10,.700 kg cal/kg 10.300 kg cal/kg 9.000 'kg cal/kg Los COlllbustibles líquidos son de manipuleo más fácil y eco- , nón1Íco -(bombeo) y se introducen pulverizados en los hogares de los hornos l11etalÚrgicos de fusión, forja' y tratamiento térmico JJennitiendo f:~levadas ternperaturas y un satisfactorio control de la com,bustión. Con excepción del alcohol, que es de origen ve-' - getal, todos son derivados del petróleo. . Poder calorífico Con1bustibles gGSeOS0S r Natural J ' . . ] Arlifici:1Ies 1 { Gas natural 9.300 kg cal/ms J Gas de destilería 11.600 kg cal/ms Gas de agua, 2.500 kg .cal/mll Gas de aire 1.000 kg .caljÍn.8 . 1 Gas mixto, 1.500 kg ~al/m8 Gas de alto horno 900 kg cal/m~1 . ! Acetileno 13.000 kg cal/i:lls 15
  2. 2. II;"!- ~ ":;- ;t, .r---, I ," "---' ,~" , ~ . ---- '~'~'-!:"=--"- 'o" ""-- ~,:: -'-.- oo. - . -.':'..~ '... ,V,, .,. .",.,' -..,," - -- '- '- ,- ' " -o: (El gas natural se extrae de los yacil'nientos "'petrolíferos;' el gas de destileria se "obtiene allí como producto gaseoso del proce- '&amiento del petróleo; el ga~ de agua se obtiene haciendo actuar vapor de agua ~obre c.arbÓn a LOOOoC;el gas de aire se obtiene' hacien4o pasar aire. por c~rbón a 1.000°C; el, gas lnixto' es un.a mezcla:de los dos anteriores; el gas de alto horno se obtiene en este horno y lo VerelTIOS en el próximo capítulo; al 'acetileno lo estudiaremos 'en el capítulo referente a soldaduras.) Los combustib]es gaseosos se están ;:plicando en forma cre- ciente en nuestro país, especialmente el gas natural (gas metano.: ' .-- CII4) en calderas y hornos de forja y tratamiento térmico, aparte' de l~s apJicaciones clO111ésticas.'S,u alimentación es continua, re- quiriendo escasa rnano de obra; permite muy. buen control de su cOlnbustión y de temperaturas.
  3. 3. Carbón vegetal El carbóri vegetal es un material combustible sólipo, frágil y poroso con un alto contenido en carbono (del orden del 800/0).Se produce por calentamiento de residuos vegetales, hasta temperaturas que oscilan entre 400 y 700 ac, en . ausenciade aire. El poder calorífico del carbón vegetal oscila entre 29."000y 35.000 kJlkg, yes muy superior al de la madera, que oscila entre 12.000 y 21.000 kJ/kg. Hace un siglo, en zonas rurales era común ver la figura del carbonero, oficio ahora en vías de extinción, cuyo trabajo consistía en cubrir totalmente enormes pilas de leña con musgo y ramas tiernas. Luego prendía la leña (parte inferior), y dejaba que se quemara durante días. Luego, subía hasta la cima de la pila y pisaba. Cuando la capa estaba estable y no temblaba, señal de que todo estaba secado y endurecido, abría la pila y obtenía el apreciado combustible. Pero muchos murieron al caer la pila, t0davía sin endurecer, lo cual convertía la profesión en un oficio arriesgado. Su trabajo se dividía en dos tareas: la tala de la madera y su transporte hacia la zona de carboneo, y el montaje de las pilas y el control del proceso de carbonización. El sueldo se repartía equitativamente entre estas dos tareas realizadas. Según su procedencia tenía diversos nombres: carbón de encina, cisco de roble, picón, , cadaunode los cualestenía unaaplicacióncaracterística. Uno de los lugares con tradición histórica en su elaboración es Santa Cruz de Yanguas, un pequeño pueblo al Norte de Soria, España. Carbón Mineral~.,--, , ~_.... El carbón o carbón mineral es una roca sedimentaria de color negro, muy rica en carbono, utilizada como combustible fósil. La mayor parte del carbón se formó durante el períodoCarbonífero (hace 190 a 345 millones de años).
  4. 4. ) . ¡ ' ' '---' Formacaón del carbón . El carbón se origina por la descomposición de vegetales terrestres, hojas, maderas, cortezas, y esporas, que se acumulan en zonaspantanosas, laaunares o marinas, de poca profundidad. Los vegetales muertos se van acumulando en el fondo de una cuenca. Quedan cubiertos de aQua y, por lo tanto, protegidos del aire que los destruiría. Comienza una lenta transformación por la acción de bacteriasanaerobias, un tipo de microorganismosque no pueden viviren presencia de oxíaeno. Con el tiempo se produce un progresivo enriquecimiento en carbono. Posteriormente pueden cubrirse con depósitos arcillosos,loque contribuiráal mantenimientodel ambiente anaerobio, adecuado para que continúe el proceso de carbonificación. Los aeóloaos estiman que una capa de carbón de un metro de espesor proviene de la transformación por el proceso de diaaénesis de más de diez metros de limos carbonosos. Los depósitos de carbón están frecuentemente asociados con el mercurio. Hay otra teoría que explica que el carbón se forma con emanaciones continuas de gas metano en las profundidades de la tierra.feítareaueridal En las cuencas carboníferas las capas de carbón están intercaladas con otras capas de rocas sedimentarias como areniscas, arcillas, conglomerados y, en algunos casos, rocas metamórficas como esQuistos y pizarras. Esto se debe a la forma y el lugar donde se genera el cqrbón. Si, por ejemplo, un gran bosque está situado cerca del litora; :' el mar invade la costa, el bosque queda progresivamente sumergido, por descenso del continente o por una transgresión marina, y los vegetales muertos y caídos se acumulan en la plataforma litoral. Si continúa el descenso del continente o la invasión del mar, el bosque queda totalmente inundado. Las zonas emergidas cercanas comienzan a erosionarse y los productos resultantes, arenas y arcillas, cubren los restos de los vegetales que se van transformando en carbón. Si se retira el mar, puede desarrollarse un nuevo bosque y comenzar otra vez el ciclo. En las cuencas hulleras se conservan, tanto en el carbón como en las rocas intercaladas, restos y marcas de vegetales terrestres que pertenecen a especies actualmente desaparecidas. El tamaño de las plantas y la exuberancia de la vegetación permiten deducir que el clima en el que se originó el carbón era probablemente clima tropical. Tipos de carbón Existendiferentestiposde carbones minerales en función del grado de carbonificación que haya experimentado la materia vegetal que originó el carbón. Estos van desde la turba, que es el menos evolucionado y en que la materia vegetal muestra poca alteración, hasta la antracita que es el carbón mineral con una mayor evolución. Esta evolución depende de la edad del carbón, así como de la profundidad y condiciones de presión, temperatura,
  5. 5. entorno, etc., en las que la materia vegetal evolucionó hasta formar el carbón mineral. ' El rango de un carbón mineral se determina en función de criterios tales como su contenido en materia volátil, contenido en carbono fijo, humedad, poder calorífico, etc. Así, a mayor rango, mayor es el contenido en carbono fijo y mayor el poder calorífico, mientras que disminuyen su humedad natural y la cantidad de materia volátil. Existen varias clasificaciones de los carbones según su rango. Una de las más utilizadas divide a los carbones de mayor a menor rango en:rcita reaueridal . El Antracita 11 Bituminoso bajo en volátiles " Bituminoso medio en volátiles " Bituminoso alto en volátiles " Sub-bituminoso B LiQnito " Turba La hulla es un carbón mineral de tipo bituminoso medio y alto en volátiles. Aplicaciones El carbón suministra el 25% de la energía primaria consumida en el mundo, sólo por detrás del petróleo. Además es de las primeras fuentes de energía eléctrica, con 40% de la producción mundial (datos de 2006). Las aplicaciones principales del carbón son: 1. Generación de enerQíaeléctrica. Las centrales térmicas de carbón pulverizado constituyen la principal fuente mundial de energía eléctrica. En los últimos años se han desarrollado otros tipos de centrales que tratan de aumentar el rendimiento y reducir las emisiones contaminantes, entre ellas las centrales de lecho fluido a presión. Otra tecnología en auge es la de los ciclos combinados que utilizan como combustible gas de síntesis obtenido mediante la gasificación del carbón. 2. Coaue. El coque es el producto de la pirólisis del carbón en ausencia de aire. Es utilizado como combustible y reductor en distintas industrias, principalmente en los altos hornos (coque siderúrgico). Dos tercios del acero mundial se producen utilizando coque de carbón, consumiendo en ello.12% de la producción mundial de carbón (cifras de 2003). 3. SiderurQia. Mezclando minerales de hierro con carbón se obtiene una aleación en la que el hierro se enriquece en carbono, obteniendo mayor resistencia y elasticidad. Dependiendo de la cantidad de carbono, se obtiene: 1. Hierro dulce: menos del 0,2 % de carbono 2. Acero: entre 0,2% y 1,2% de carbono
  6. 6. 3. Fundición: más del 1,2% de carbono 4. Industrias varias: Se utiliza en las fábricas que necesitan mucha energía en sus procesos, como las fábricas de cemento y deladrillos. 5. Uso doméstico. Históricamente el primer uso.del carbón fue como combustible doméstico. Aún hoy sigue siendo usado para calefacción, principalmente en los países en vías de desarrollo, mientras que en los países desarrollados ha sido desplazados por otras fuentes más limpias de calor (gas natural, propano, butano, enerQíaeléctrica) para rebajar el índice de contaminación. . 6. Carboquímica. La carboquímica es practicada principalmente en África del Sur y China. Mediante el proceso de gasificación se obtiene del carbón un gas llamado gas de síntesis, compuesto principalmente de hidrógeno y monóxido de carbono. El gas de síntesis es una materia prima básica que puede transformarse en numerosos producto.s químicos de interés como, por ejemplo: 1. Amoniaco 2. Metanol 3. Gasolina y gasoleo de automoción a través del proceso Fischer- Tropsch (proceso químico para la producción de hidrocarburos líquidos a partir de gas de síntesis, ca y H2) 7. Petróleo sintético. Mediante el proceso de licuefacción directa, el carbón puede ser transformado en un crudo similar al petróleo. La licuefacción directa fue practicada ampliamente en Alemania durante la Segunda Guerra Mundial pero en la actualidad no existe ninguna planta de escala industrial en el mundo. Estas dos últimas aplicaciones antiguas son muy contaminantes y requieren mucha energía, desperdiciando así un tercio del balance energético global. Debido a la crisis del petróleo se han vuelto a utilizar. ,j'..Petróleo i I~I petróleo (del griego: TTETpÉAalov,"aceite de roca")' es una mezcla homogénea decompuestos orgánicos, principalmente hidrocarburos insolubles en agua. También es conocido i comopetróleocrudoo simplemel)tecrudo. : Es de origen fósil, fruto de la transformación de materia orgánica procedente dezooplancton y algas que, depositados en grandes cantidades en fondos anóxicos de mareso zonas lacustres del pasado geológico, fueron posteriormente enterrados bajo pesadas capas de sedimentos. La
  7. 7. transformación química (craqueo natural) debida al calor ya la presión durante la diagénesis produce, en sucesivas etapas, desde betún á hidrocarburos cada vez más ligeros (líquidos y gaseososn;Estos productos ascienden hacia la~.- . superficie, por su menor densidad, gracias a fa porosidad de las rocas sedimentarias. Cuando se dan las circunstancias geológicas que impiden dicho ascenso (trampas petrolíferas como rocas impermeables, estructuras anticlinales, márgenes de diapiros salinos, etc.) se forman entonces los yacimientos petrolíferos. En condiciones normales es un líquido bituminoso que puede presentar gran variación en diversos parámetros como color y viscosidad (desde amarillentos y poco viscosos como la gasolina hasta líquidos negros tan viscosos que apenas fluyen), densidad (entre 0,75 g/mly 0,95 g/mi), capacidad calorífica, etc. Estas variaciones se deben a la diversidad deconcentraciones de los hidrocarburos que componen la mezcla. Es un recurso natural no renovable y actualmente también es la principal fuente de .energíaen los países desarrollados. El petróleo líquido puede presentarse asociado a capas degas natural, en yacimientos que han estado enterrados durante millones de años, cubiertos por los estratos superiores de la corteza terrestre. En los Estados Unidos, es común medir los volúmenes de petróleo líquido en barriles (de 42 galones estadounidenses, equivalente a 158,987294928 litros), y los volúmenes de gas en pies cúbicos (equivalente a 28,316846592 litros); en otras regiones ambos volúmenes se miden en metros . cúbicos. Composición .- El petróleo está formado principalmente por hidrocarburos, que son compuestos de hidrógeno ycarbono, en su mayoría parafinas, naftenos y aromáticos. Junto con cantidades variables de derivados saturados homólogos del metano (CH4). So fórmula general es "-- CnH2n+2. " Cicloalcanos o cicloparafinas-naftenos: hidrocarburos cíclicos saturados, derivados delcicloDropano (C3H6)y del ciclohexano (C6H12).Muchos de estos hidrocarburos contienenaruDos metilo en contacto con cadenas parafínicas ramificadas. Su fórmula general es' CnH:2~'" . .. - Hidrocarburos aromáticos: hidrocarburos cíclicos insaturados constituidos por el benceno(C6He) y sus homólogos. Su fórmula general es CnHn. m
  8. 8. " AIQuenosu olefinas: moléculas lineales o ramificadas que contienen un enlace doble de carbono (-C=C-). Su fórmula general es CnH2n.Tienen terminación -"eno". Dienos: Son moléculas lineales o ramificadas que contienen dos enlaces dobles de carbono. Su fórmula general es CnH2n-2. AIQuinos: moléculas lineales o ramificadas que contienen un enlace triple de cárbono. Su fórmula general es: CnH2n-2.Tienen terminación -"ino". Además de hidrocarburos, el petróleo contiene otros compuestos que se encuentran dentro del grupo de orgánicos, entre los que destacan sulfuros orQánicos, compuestos de nitrógeno y deoxíaeno. También hay trazas de compuestos metálicos, tales como sodio (Na), hierro (Fe), níQueJ(Ni),vanadio M o plomo (Pb). Asimismo, se pueden encontrar trazas de Qorfirinas. El proceso de extracción " El rEI petróleo se extrae mediante la perforación de un pozo sobre el yacimiento. Si la presión de los fluidos es suficiente, forzará la salida natural del petróleo a través del pozo que se conecta mediante una red de oleoductos hacia su tratamiento primario, donde se deshidrata y estabiliza eliminando los compuestos más volátiles. Posteriormente se transporta a refinerías o plantas de mejoramiento. Durante la vida del yacimiento, la presión descenderá y será necesario usar otras técnicas para la extracción del petróleo. Esas técnicas incluyen la extracción mediante bombas, la inyección de agua o la inyección de gas, entre otras. Los componentes químicos del petróleo se separan y obtienen por destilación mediante un proceso de refinamiento. De él se extraen diferentes productos, entre . otros: propano, butano,aasolina, Queroseno,aasóleo, aceites lubricantes, asfaltos, carbón de coque, etc. Todos estos productos, de baja solubilidad, se obtienen en el orden indicado, de arriba abajo, en las torres de fraccionamiento.l~~. Debido a la importancia fundamental para la industria manufacturera y el transporte, el incremento del precio del petróleo puede ser responsable de grandes variaciones en las economías locales y provoca un fuerte impacto en la economía global. FueloU ..', ~I fueloilí(fueloilsegún la gratia recomendada por el Diccionario panhispánico de dudas,(también llamado en España fuelóleo ycombustóleb en otros países hispanohablantes) es una fracción del petróleo que se obtiene como residuo en
  9. 9. la destilación fraccionada. De aquí se obtiene entre un 30 y un 50% de esta sustancia. Es el combustible más pesado de los que se puede destilar a presión atmosférica. Está compctesto por moléculas con más de 20 átomos de carbono, y su color es negro. El fuel Q~I;seusa como combustible para plantas de energía eléctrica, calderas y hornos.; -0:;,..,:/':. Por otra parte, también se trata en procesos a meríÓr:presión para poder ser destilado y así obtener las fraccionesmáspesadasdel petróleo,como losaceiteslubricantesy elasfalto,entreotros.! ' Clases ./ -,.. !El fueloil se clasifica en seis clases, enumeradas del 1 al 6, de acuerdo a su punto de ebullición, su composición y su uso. El punto de ebullición, que varía de los 175 a los 600 °C; la longitud de la cadena de carbono, de 9 a 70 átomos; y la viscosidad aumentan con el número de carbonos de la molécula, por eso que los más pesados debe calentarse para que fluyan. El precio generalmente decrece a medida que el número aumenta~7~ Los fueloil No. 1, fueloil No. 2 y fueloil No. 3 se llaman de diferentes formas: fueloil destilado, fueloil diésel, fueloilligeros, gasóleoo simplemente destilados. Por ejemplo, el fueloil No. 2, d~stilado No. 2 y fueloil diésel No. 2 son casi lo mismo (diésel es diferente porque tiene un índice de cetano el cual describe la calidad de ignición del combustible). Gasóleo hace referencia al proceso de destilación. El crudo se calienta, se gasifica y luego se condensa. , 11 Número 1 es similar al Querosenoy es la fracción que hierve justo luego de la gasolina. Número 2 es el diésel que usan las camionetas y algunos automóviles. Número 3 es un combustible destilado que es usado raramente. Número 4 es usualmente una mezcla de fueloil destilado y de residuos, tales como No. 2 y 6; sin embargo, algunas veces es tan solo un fuerte destilado. No. 4 puede ser clasificado como diésel, destilado o fueloil residual. Los Número 5 y Número 6 son conocidos como fueloil residuales (RFO por sus siglas en inglés) o fueloil pesados. En general se produce más Número 6 que Número 5. Los términos fue/oil pesado y fue/oíl residual son usados como los nombres para Número 6. Número 5 y 6 son los remanentes del crudo luego que la gasolina y los fueloil destilados son extraídos a través de la destilación. El fueloil Número 5 es una mezcla de 75-80 % de Número 6 y 25-20% de Número 2. Número 6 puede contener también una pequeña cantidad de No. 2 para cumplir con ciertas especificaciones. Los fueloil residuales son llamados algunas veces ligeros cuando han sido mezclados con fueloil destilado, mientras que los fueloil destilados son " .. " " .11
  10. 10. llamados pesados cuando han sido mezclados con fueloil residual. Gasóleo pesado, por ejemplo, es.un destilado que contiene fueloil residual. Biodiésel El biodiésel es un biocombustible líquido que se obtiene a partir' de lípidos naturales como aceitesvegetales o grasas animales, con o sin uso previo,1 mediante procesos industriales de esterificacióny transesterificación, y que se aplica en la preparación de sustitutos totales o parciales delpetrodiésel o gasóleo obtenido del petróleo. El biodiésel puede mezclarse con gasóleo procedente del refino del petróleo en diferentes cantidades. Se utilizan notaciones abreviadas según el porcentaje por volumen de biodiésel en la mezcla: 8100en caso de utilizar sólo'biodiésel, u otras notaciones como 85, 815, 830 o 850, donde la numeración indica el porcentaje por volumen de biodiésel en la mezcla. El aceite vegetal, cuyas propiedades para la impulsión de motores se conocen desde la invención delmotor diésel gracias a los trabajos de Rudolf Diesel, ya se destinaba a la corr,Dustiónen motores de ciclo diésel convencionales o adaptados. A principios del siglo XXI, en el contexto de búsqueda denuevas fuentes de energía, se impulsó su desarrollo para su utilización en automóviles como combustible alternativo a los derivados del petróleo. El biodiésel descompone el caucho natural, por lo que es necesario sustituir éste por elastómerossintéticos en caso de utilizar mezclas de combustible con alto contenido de biodiésel. El impacto ambiental y las consecuencias sociales de su previsible producción y comercialización masiva, especialmente en los países en vías de desarrollo o del Tercer y Cuarto mundo generan un aumento de la deforestación de bosques nativos, la expansión indiscriminada de la frontera agrícola, el desplazamiento de cultivos alimentarios y para la ganadería, la destrucción del ecosistema y la biodiversidad, y el desplazamiento de los trabajadores rurales. Se ha propuesto en los últimos tiempos denominarlo agrodiésel ya que el prefijo «bio-» a menudo es asociado erróneamente con algo ecológico y respetuoso con el medio ambiente. Sin embargo, algunas marcas de productos del petróleo ya denominan agrodiésel al gasóleo agrícola o gasóleo B, empleado en maquinaria agrícola.

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