Energía térmica

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  • 1. Energía térmicaLa energía térmica o calorífica es la parte de energía interna de un sistematermodinámico en equilibrio que es proporcional a su temperatura absoluta y setransfiere en forma de calor en procesos termodinámicos. A nivel microscópico yen el marco de la Teoría cinética, es el total de la energía cinética media presentecomo el resultado de los movimientos aleatorios de átomos y moléculas, quedesaparecen en el cero absoluto.El carbón o carbón mineral es una roca sedimentaria de color negro, muy ricaen carbono, utilizada como combustible fósil. La mayor parte del carbón se formódurante el período Carbonífero (hace 359 a 299 millones de años). No es unrecurso renovable. El carbón se origina por la descomposición de vegetalesterrestres que se acumulan en zonas pantanosas, lagunares o marinas, de pocaprofundidad.1 2 Los vegetales muertos se van acumulando en el fondo de unacuenca. Quedan cubiertos de agua y, por lo tanto, protegidos del aire que losdestruiría. Comienza una lenta transformación por la acción de bacteriasanaerobias, un tipo de microorganismos que no pueden vivir en presencia deoxígeno. Con el tiempo se produce un progresivo enriquecimiento en carbono.Posteriormente pueden cubrirse con depósitos arcillosos, lo que contribuirá almantenimiento del ambiente anaerobio, adecuado para que continúe el proceso decar bonificación. Se estima que una capa de carbón de un metro de espesorproviene de la transformación por diferentes procesos durante la diagénesis demás de diez metros de limos carbonosos.En las cuencas carboníferas las capas de carbón están intercaladas con otrascapas de rocas sedimentarias como areniscas, arcillas, conglomerados y, enalgunos casos, rocas metamórficas como esquistos y pizarras. Esto se debe a laforma y el lugar donde se genera el carbón.Si, por ejemplo, un gran bosque está situado cerca del litoral y el mar invade lacosta, el bosque queda progresivamente sumergido, por descenso del continenteo por una transgresión marina, y los vegetales muertos y caídos se acumulan en laplataforma litoral. Si continúa el descenso del continente o la invasión del mar, elbosque queda totalmente inundado. Las zonas emergidas cercanas comienzan aerosionarse y los productos resultantes, arenas y arcillas, cubren los restos de losvegetales que se van transformando en carbón. Si se retira el mar, puededesarrollarse un nuevo bosque y comenzar otra vez el ciclo.En las cuencas hulleras se conservan, tanto en el carbón como en las rocasintercaladas, restos y marcas de vegetales terrestres que pertenecen a especiesactualmente desaparecidas. El tamaño de las plantas y la exuberancia de lavegetación permiten deducir que el clima en el que se originó el carbón eraprobablemente clima tropical. Existen diferentes tipos de carbones minerales enfunción del grado de car bonificación que haya experimentado la materia vegetalque originó el carbón. Estos van desde la turba, que es el menos evolucionado yen que la materia vegetal muestra poca alteración, hasta la antracita que es elcarbón mineral con una mayor evolución. Esta evolución depende de la edad delcarbón, así como de la profundidad y condiciones de presión, temperatura,
  • 2. entorno, etc., en las que la materia vegetal evolucionó hasta formar el carbónmineral.El rango de un carbón mineral se determina en función de criterios tales como sucontenido 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 podercalorífico, mientras que disminuyen su humedad natural y la cantidad de materiavolátil. Existen varias clasificaciones de los carbones según su rango. Una de lasmás utilizadas divide a los carbones de mayor a menor rango en:[cita requerida]AntracitaCarbón bituminoso bajo en volátilesCarbón bituminoso medio en volátilesCarbón bituminoso alto en volátilesCarbón sub-bituminosoLignitoTurbaLa hulla es un carbón mineral de tipo bituminoso medio y alto en volátiles.El gas natural es una de las varias e importantes fuentes de energía norenovables formada por una mezcla de gases ligeros que se encuentra enyacimientos de petróleo, disuelto o asociado con el petróleo (acumulación deplancton marino) o en depósitos de carbón. Aunque su composición varía enfunción del yacimiento del que se saca, está compuesto principalmente pormetano en cantidades que comúnmente pueden superar el 90 o 95% (p. ej., el gasno-asociado del pozo West Sole en el Mar del Norte), y suele contener otros gasescomo nitrógeno, Ácido Sulfhídrico, helio y mercaptanos. Como ejemplo decontaminantes cabe mencionar el gas no-asociado de Kapuni (NZ) que contienehasta 49% de CO2. Como fuentes adicionales de este recurso natural, se estáninvestigando los yacimientos de hidratos de metano que, según estimaciones,pueden suponer una reserva energética muy superiores a las actuales de gasnatural.Puede obtenerse también con procesos de descomposición de restos orgánicos(basuras, vegetales - gas de pantanos) en las plantas de tratamiento de estosrestos (depuradoras de aguas residuales urbanas, plantas de procesado debasuras, de desechos orgánicos animales, etc.). El gas obtenido así se llamabiogás.Algunos de los gases que forman parte del gas natural cuando es extraído seseparan de la mezcla porque no tienen capacidad energética (nitrógeno o CO2) oporque pueden depositarse en las tuberías usadas para su distribución debido asu alto punto de ebullición. Si el gas fuese criogénicamente licuado para sualmacenamiento, el dióxido de carbono (CO2) solidificaría interfiriendo con elproceso criogénico. El CO2 puede ser determinado por los procedimientos ASTMD 1137 o ASTM D 1945.El propano, butano e hidrocarburos más pesados en comparación con el gasnatural son extraídos, puesto que su presencia puede causar accidentes durantela combustión del gas natural. El vapor de agua también se elimina por estosmotivos y porque a temperaturas cercanas a la temperatura ambiente y presiones
  • 3. altas forma hidratos de metano que pueden obstruir los gasoductos. Loscompuestos de azufre son eliminados hasta niveles muy bajos para evitarcorrosión y olores perniciosos, así como para reducir las emisiones decompuestos causantes de lluvia ácida. La detección y la medición de H2S sepueden realizar con los métodos ASTM D2385 o ASTM D 2725.Para uso doméstico, al igual que al butano, se le añaden trazas de compuestos dela familia del mercaptano entre ellos el metil-mercaptano, para que sea fácildetectar una fuga de gas y evitar su ignición espontánea.