Tema 1 Combustibles Fosiles

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  • EL CARBÓN
  • Tema 1 Combustibles Fosiles

    1. 1. Tema 1: Combustión y Combustibles - Combustibles -
    2. 2. Las calderas de vapor pueden consumir básicamente tres tipos de combustibles: 1.- Combustibles Fósiles: Carbón, Gas Natural, Petróleo o sus derivados. 2.- Sub-Productos de Procesos Industriales: Madera, Bagazo, Gas de Alto Horno, Escape de Motores o Turbinas, desechos. 3.- Isótopos Radioactivos: Reactores Nucleares.
    3. 3. En los combustibles no radioactivos las propiedades más importantes son: 1.- Composición Química: fracciones de masa de C, H, O, N, S, cen, humedad. También es llamado análisis último. 2.- Poder Calorífico Superior: Se determina con una Bomba Calorimétrica (volumen constante) o en un calorímetro de flujo (presión constante).
    4. 4. EL CARBÓN
    5. 5. <ul><li>CARBÓN </li></ul><ul><li>Es el combustible fósil más abundante y el primero en utilizarse (siglo XVIII) </li></ul><ul><li>Hoy día ha perdido importancia debido a la dificultad de extracción y transporte; y asuntos ambientales. </li></ul><ul><li>Los yacimientos de carbón se han originado por fermentación de restos vegetales del período del carbonífero. </li></ul><ul><li>Se utiliza fundamentalmente como combustible y en la industria siderúrgica en la fabricación de acero </li></ul><ul><li>Se explota en minas a cielo abierto y subterráneas </li></ul><ul><li>Problemática ambiental </li></ul><ul><li>- Derivada de la extracción: </li></ul><ul><li>Explotaciones a cielo abierto: impacto paisajístico y contaminación </li></ul><ul><li>Minas subterráneas: riesgos </li></ul><ul><li>- Derivada del uso: contaminación atmosférica </li></ul>
    6. 6. Calor y Presión Plantas en pantanos y ciénagas Turba Carbón Bajo capas de sedimento Formación del Carbón
    7. 7. RESERVAS MUNDIALES DE CARBÓN
    8. 9. Mina de carbón subterránea
    9. 10. MINA SUBTERÁNEA y MINA ESCUELA
    10. 11. Perforadoras helicoidales de una explotación a cielo abierto
    11. 12. MINA A CIELO ABIERTO “EL FEIXOLÍN”. VILLABLINO
    12. 13. Carbón Mineral y Carbón Vegetal
    13. 15. Tipos de carbones minerales
    14. 18. Aplicaciones generales del carbón
    15. 19. Aplicaciones según el tipo <ul><li>Turba: producción de abonos agrícolas </li></ul><ul><li>Lignito:  producción de energía eléctrica en centrales térmicas </li></ul><ul><li>  obtención de subproductos mediante destilación seca </li></ul><ul><li>Hulla: obtención de carbón de coque mediante destilación seca = coquizado </li></ul><ul><li>Antracita: combustible doméstico e industrial (escasa producción de humos y cenizas) </li></ul>
    16. 20. PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD EN CENTRAL TÉRMICA DE CARBÓN
    17. 22. <ul><li>CARBÓN: PROBLEMÁTICA MEDIOAMBIENTAL </li></ul><ul><li>Problemas derivados de la extracción </li></ul><ul><li>Minas a cielo abierto: </li></ul><ul><li>- Impacto paisajístico debido a la remoción de terrenos, formación de socavones y generación de escombreras </li></ul><ul><li>- Incremento de la erosión al destruir la cobertura vegetal </li></ul><ul><li>- Contaminación del agua por lavado del mineral </li></ul><ul><li>- Producción de ruidos y vibraciones </li></ul><ul><li>Minas subterráneas: </li></ul><ul><li>- Incremento de riesgos y enfermedades (silicosis) </li></ul><ul><li>Problemas derivados del uso </li></ul><ul><li>- Contaminación atmosférica al producir CO 2 y SO 2 </li></ul>
    18. 23. IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DE CENTRALES TÉRMICAS DE CARBÓN <ul><li>Emisión de gases </li></ul><ul><li>Emisión térmica: </li></ul><ul><li>(en sistemas de refrigeración </li></ul><ul><li>en circuito abierto) </li></ul>Vapor de agua Emisión de calor al mar COMBUSTIÓN DE CARBÓN <ul><li>EMISIONES DE: </li></ul><ul><li>SOx (óxidos de azufre) </li></ul><ul><li>NOx (óxidos de nitrógeno </li></ul><ul><li>Metano </li></ul><ul><li>CO2 (dióxido de carbono </li></ul><ul><li>Partículas sólidas </li></ul>LLUVIA ÁCIDA EFECTO INVERNADERO
    19. 24. Petróleo
    20. 25. <ul><li>PETRÓLEO </li></ul><ul><li>Comienza a explotarse a finales del siglo XIX y a lo largo del siglo XX constituye la principal fuente de energía. </li></ul><ul><li>Los yacimientos de petróleo se formaron por descomposición anaerobia de organismos planctónicos marinos atrapados en el fondo oceánico. </li></ul><ul><li>Su explotación implica la búsqueda de yacimientos rentables económicamente, la perforación del subsuelo mediante sondeos , su transporte y el proceso posterior de refinado por destilación fraccionada. </li></ul><ul><li>Se utiliza como combustible (gasolina, gasóleo, keroseno) y como materia prima para fabricación de plásticos, fibras sintéticas, fertilizantes, pinturas,… </li></ul><ul><li>Problemática ambiental </li></ul><ul><li>- El transporte supone un riesgo: posibilidad de mareas negras por accidentes de petroleros </li></ul><ul><li>- El refinado produce contaminantes atmosféricos y residuos tóxicos </li></ul><ul><li>- La combustión genera contaminación atmosférica </li></ul>
    21. 26. FORMACIÓN DE PETRÓLEO
    22. 27. Las Trampas de Petróleo En principio, la roca donde se origina el petróleo se denomina &quot;Roca Madre&quot;, de aquí migra hacia una capa porosa de roca arenosa o caliza. Que se denomina &quot;Roca Reservorio&quot;, donde queda &quot;entrampado&quot; al alcanzar un estrato de terreno impermeable. Estas &quot;trampas geológicas&quot; están determinadas según la estructura interna de la tierra, que se presenta en formas diversas como son los pliegues anticlinales, geocinclinales, las fallas, intrusiones, domos,
    23. 31. La Exploración Para que exista un pozo de petróleo en producción es necesario pasar por distintas etapas, estas son exploración, perforación, terminación y producción. La primer etapa, EXPLORACION, es necesaria para ubicar los lugares que por sus características sean factibles de contener trampas de petróleo. Este es el trabajo de los geólogos, que recorren el terreno y usan imágenes satelitales para recoger información acerca de la Cuenca Sedimentaria
    24. 32. Los Métodos Geofísicos Otro aspecto de la exploración es la utilización de los métodos geofísicos: el Gravimétrico y el Magnetométrico. Ambos permiten conocer el basamento, el espesor aproximado de la colina sedimentaria y los rasgos estructurales. Si los resultados son &quot;positivos&quot;, se aplica un método más costoso que es la PROSPECCION SISMICA, esta puede ser marina o terrestre.
    25. 33. La Prospección Sísmica Una vez ubicado un lugar propicio para la búsqueda del petróleo, se prosigue con el uso de la sísmica para intentar localizar los lugares exactos en los cuales se debería perforar. Para concretar este método es necesario realizar el tendido de la línea sísmica sobre la superficie, a la que se le conectan ristas de geófonos. Se ubica además el camión vibrador, que da golpes en el terreno para emitir ondas sonoras que se propagan en el interior de la tierra. Estas ondas atraviesan diferentes capas del terreno, y cada vez que esas ondas chocan contra diferentes estratos rocosos, se reflejan o regresan a la superficie. En la superficie el geófono registra toda la información y es transmitida por cable hacia cintas especiales ubicadas en el camión sismógrafo. Este camión debidamente equipado proporciona el registro sísmico.
    26. 34. La Interpretacíon de la Sísmica Una vez obtenido el Registro Sísmico, a través de este un geofísico interpreta &quot;la forma de sedimentación y sus deformaciones, profundidades de las capas reflectoras, fallas, etc&quot;. Su objetivo es localizar las trampas de petróleo, determinar su tamaño y estructura, y así poder hacer recomendaciones acerca de donde se debería realizar el próximo paso: el primer pozo exploratorio
    27. 35. EXPLOTACIÓN y EXTRACCIÓN
    28. 36. EXPLOTACIÓN y EXTRACCIÓN
    29. 37. TRANSPORTE DEL PETRÓLEO
    30. 38. PROCESO DE REFINADO DE PETRÓLEO
    31. 40. Composición típica de un litro de crudo después del proceso de refinado.
    32. 41. Petróleo : productos obtenidos Hidrocarburos Poder calorífico Características y aplicaciones Muy volátiles e inflamables. Debido a su gran volumen y difícil licuefacción se suelen quemar en la propia refinería. Metano+Etano 8 500 kcal/m3 Butano 28 500 kcal/m3 Se suele vender en botellas de 12,5 kg (color naranja). Propano 22 350 kcal/m3 Se comercializa en botellas de acero de 11 kg y 35 kg. Uso doméstico. Gasolina 11 000 kcal/kg Se emplea en motores de explosión. Cuando se utiliza en motores de dos tiempos es necesario mezclarlo con un 2 % de aceite. Queroseno Utilizado en motores de aviación. Gasóleo 10 300 kcal/kg Empleado en motores Diesel y calefacciones. Fuelóleo 9 900 kcal/kg Se utiliza en centrales térmicas en sustitución del carbón. Aceites 9 800 kcal/kg No se emplean como fuente de energía, sino para el engrasado de piezas móviles. Ceras (parafinas, 9 500 kcal/kg Usos industriales. vaselinas) Alquitrán 9 200 kcal/kg Pavimentos de carreteras e impermeabilizante en terrazas, tejados, etcétera. Gaseosos Líquidos Sólidos
    33. 42. PROBLEMÁTICA AMBIENTAL DEL PETRÓLEO Derivada del transporte - Impacto paisajístico producido por los oleoductos - Riesgo de fugas en oleoductos - Riesgo de accidentes de petroleros que provocan mareas negras - Contaminación debida a la limpieza de los tanques de los petroleros Derivada del uso - El proceso de refinado genera contaminantes atmosféricos y residuos tóxicos. - La combustión genera CO 2 y óxidos de nitrógeno y azufre
    34. 43. IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DEL PETRÓLEO <ul><li>Vertidos en el transporte </li></ul><ul><li>Emisión de gases (CO, CO 2 , NOx) </li></ul><ul><li>Emisión de partículas sólidas </li></ul><ul><li>Soluciones: </li></ul><ul><ul><li>Gasolina sin plomo </li></ul></ul><ul><ul><li>Gasóleos sin azufre </li></ul></ul><ul><ul><li>Sustitución de instalaciones de fuelóleo y gasóleo por gas natural </li></ul></ul>Contaminación atmosférica Efecto invernadero Lluvia ácida en la combustión
    35. 44. GAS NATURAL
    36. 45. GAS NATURAL <ul><li>Origen: combustible fósil </li></ul><ul><li>Composición: (variable) </li></ul><ul><ul><li>Metano 84% </li></ul></ul><ul><ul><li>Etano 8% </li></ul></ul><ul><ul><li>Propano 2% </li></ul></ul><ul><ul><li>Otros (butano, nitrógeno, CO2, impurezas…) </li></ul></ul><ul><li>Tipos: </li></ul><ul><ul><li>Gas húmedo : (Metano+Propano+Etano+Butano)en yacimientos con petróleo </li></ul></ul><ul><ul><li>Gas seco : (Metano+Etano) en yacimientos de gas. </li></ul></ul>
    37. 46. GAS NATURAL <ul><li>El gas natural es una mezcla de hidrógeno, metano, butano y propano y otros gases en proporción variable. </li></ul><ul><li>Se forma junto al petróleo y se extrae y explota con los mismos métodos. </li></ul><ul><li>El gas natural se purifica y licúa para facilitar su transporte mediante gaseoductos o buques tanque. </li></ul><ul><li>Se emplea como combustible en el hogar, el comercio y la industria. </li></ul><ul><li>Ventajas del gas frente a otros combustibles fósiles </li></ul><ul><li>Es un combustible más limpio que el carbón y el petróleo, ya que en su combustión produce menos dióxido de carbono. </li></ul><ul><li>No emite partículas sólidas ni cenizas en su combustión. </li></ul><ul><li>Las emisiones de óxidos de nitrógeno son inferiores. </li></ul><ul><li>Las emisiones de dióxido de azufre son prácticamente nulas . </li></ul>
    38. 47. Gas Natural: obtención Extracción en yacimientos Almacenamientoen gasómetros Transporte Gasoductos Plantas de licuefacción Buques metaneros Plantas de regasificación
    39. 49. Gas Natural: aplicaciones <ul><li>Combustible doméstico </li></ul><ul><li>Combustible industrial </li></ul><ul><li>Centrales eléctricas de ciclo combinado </li></ul><ul><li>Combustible en vehículos </li></ul><ul><li>Industria petroquímica </li></ul>
    40. 50. FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL DE CICLO COMBINADO
    41. 51. Ciclo de Preguntas y Respuestas

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