1. TEMA 2: ENERXÍAS NON RENOVABLES
1.- COMBUSTIBLES FÓSILES
son o carbón, o petróleo e o gas natural. todos eles proceden de restos
vexetais e outros organismos vivos (xeralmente planctón mariño) que fai millóns de
anos foron sepultados por efecto de grandes cataclismos ou fenómenos naturais. estes
restos deron lugar ós combustibles fósiles pola acción de microorganismos en
condicións de temperatura e presión determinadas. segundo o residuo orgánico, así
como das condicións de permanencia no lugar, temos: combustibles sólidos (carbón),
combustibles líquidos (petróleo) e combustibles gasosos (gas natural).
1.1.- O CARBÓN
É un combustible sólido de cor negro, composto fundamentalmente por
carbono e outros elementos químicos, tales como hidróxeno, nitróxeno, osíxeno, etc.
O primeiro combustible fósil que utilizou o home é o carbón, e conta con
abundantes reservas. Representa cerca do 70% das reservas energéticas mundiais de
combustibles fósiles coñecidas actualmente, e é a máis utilizada na produción de
electricidade a nivel mundial. En España, con todo, a disponibilidad do carbón é
limitada e a súa calidade é baixa.
Atendendo a súa procedencia podemos clasificalo en:

Carbón mineral: Sustancia fósil, que se atopa baixo a superficie terrestre, de
orixe vegetal, xerada como resultado da descomposición lenta da materia
orgánica dos bosques, acumulada en lugares pantanosos, lagoas e deltas
fluviales, principalmente durante o período Carbonífero. Estes vegetales
enterrados sufriron un proceso de fermentación en ausencia de osíxeno,
debido á acción conxunta de microorganismos, en condicións de presión e
temperatura adecuados. A medida que pasaba o tempo, o carbón aumentaba o
seu contido en carbono, o cal incrementa a calidade e poder calorífico do
mesmo. Segundo este criterio, o carbón pódese clasificar en:
o Turba : é o carbón máis recente. Ten unha porcentaxe alta de humidade
(ata 90%), baixo poder calorífico (menos de 4000 kcal/kg) e pouco
carbono (menos dun 50%). Se debe secar antes do seu uso. Atópase en
zonas pantanosas. Emprégase en calefacción e como produción de

2. abonos. Ten moi pouco interese industrial debido ao seu baixo poder
calorífico.
o
Lignito : poder calorífico en torno ás 5000 kcal/kg, con máis dun 50 %
de carbono (case un 70%) e moita humidade (30%). Atópase en minas
ao descuberto e por iso, o seu uso adoita ser rendible. Emprégase en
centrais térmicas para a obtención de enerxía eléctrica e para a
obtención de subproductos mediante destilación seca.
o
Hulla : ten alto poder calorífico, máis de 7000 kcal/kg e elevada
porcentaxe de carbono (85%). Emprégase en centrais eléctricas e
fundiciones de metais. Por destilación seca obtense amoniaco, alquitrán
e carbón de coque (moi utilizado en industria: altos hornos).
Antracita : é o carbón máis antigo, pois ten máis dun 90% de carbono.
Arde con facilidade e ten un alto poder calorífico (máis de 8000 kcal/kg).
o
A presión e a calor adicional poden transformar o carbón en grafito.
A través dunha serie de procesos, obtéñense os carbones artificiais; os máis
importantes son o coque e o carbón vegetal.

Coque: obtense a partir do carbón natural. Obtense quentando a hulla en
ausencia de aire nuns hornos especiais. O resultado é un carbón cun maior
poder calorífico.

Carbón vegetal: obtense a partir da madeira. Pode usarse como combustible,
pero a súa principal aplicación é como absorbente de gases, polo que se usa en
mascarillas antigás. Actualmente o seu uso descendeu.
O carbón perdeu na actualidade moita importancia, debido o seu elevado poder
contaminante, pero aínda presenta bastantes aplicacións como fonte primaria de
enerxía. As principais aplicacións son:




Produción de electricidade en centrais térmicas clásicas.
Fabricación de aceiros nos altos fornos.
Obtención de produtos de uso industrial.
1.1.1.- FUNCIONAMENTO DE UNHA CENTRAL TÉRMICA
O funcionamento dunha central térmica clásica consta das seguintes fases
importantes:
 O carbón chega pola cinta transportadora (1), cae á tolva (2) e pulverizase
mediante un muíño (3). Logo introdúcese na caldeira (4) e queimase para
obter enerxía calorífica.

3.  Esta enerxía calorífica emprégase para quentar a auga que circula polos
tubos (6, 7 e 8). Como o calor é tan intenso, a auga convertese en vapor.
 Este vapor xerado diríxese cara as turbinas (12, 13 e 14) e fainas xirar a gran
velocidade (transfórmase a enerxía térmica en mecánica de rotación).
 Solidario ó eixo da turbina está o alternador ou xerador de corrente alterna
que produce corrente. Transfórmase a enerxía mecánica en enerxía
eléctrica.
 Finalmente o vapor de auga licúase no condensador (15) e volve de novo á
caldeira, previo quentamento (18). A corrente eléctrica xerada (a uns
20.000 voltios) faise pasar polos transformadores (16) e elévase a súa
tensión ata uns 400.000 V, para o seu traslado ós puntos de consumo.
Debido a que a queima do carbón contamina o medio ambiente, estanse
implantando novas tecnoloxías entre as que destacan:
o
o
Combustión en leito fluído: para isto unha vez moído o carbón,
mesturase con partículas de cal. Por efecto dunha corrente ascendente,
que as manteñen flotando ó mesmo tempo que arden, conséguese que:
o carbón arda mellor ó ter unha maior superficie de contacto e o xofre
contido no carbón reaccione quimicamente coa cal, co que evitamos a
emisión de xofre á atmosfera e con isto a chuvia ácida.
Gasificación do carbón: consiste en inxectar osíxeno xunto con vapor de
auga, a unha masa de carbón. Desta forma obtense un gas que
posteriormente se queima. Esta técnica emprégase tamén para o

4. aproveitamento de enerxía en vetas de carbón de difícil acceso ou a
grandes profundidades.
1.1.2.- FABRICACIÓN DE ACEIROS NOS ALTOS FORNOS
A materia prima nun alto forno, no referente ó combustible, é o carbón de
coque. Este carbón fai dúas funcións vitais:
o
o
Servir como combustible para fundir o mineral de ferro.
Emitir gases que reaccionen cos óxidos ferrosos para transformalos en
ferro (proceso de redución, contrario á oxidación).
1.1.3.- OBTENCIÓN DE PRODUTOS DE USO INDUSTRIAL
Os máis importantes son:
o
o
o
o
Gas cidade: empregado como combustible gasoso en substitución do
butano na maioría das vivendas das grandes cidades.
Vapores amoniacais: deles pode obterse sulfato amónico, que é
empregado como fertilizante.
Grafito case puro, que queda pegado ás paredes da cámara de
coquizado.
Brea ou chapapote: do que obtemos aceites para medicamentos,
colorantes, insecticidas, … e pez, empregado para pavimentar estradas
e impermeabilizar tellados.
1.1.4.- IMPACTO AMBIENTAL
Tanto a extracción como a combustión do carbón orixina unha serie de deterioros
medioambientales importantes. De todos, os máis importantes son os residuos que
pasan á atmosfera: óxidos de xofre, óxidos de nitróxeno, partículas sólidas,
hidrocarburos (metano) e dióxido de carbono. Estes gases si non son absorbidos por
procesos naturais orixinan un cambio nas proporcións do aire, e conlevan
consecuencias para o medio ambiente. Cabe salientar os seguintes efectos:




Efecto invernadoiro: consiste nun aumento do porcentaxe de dióxido de
carbono (CO2) na atmosfera. Isto fai que os raios entren na atmosfera
atravesándoa sen dificultade, pero cando o raio é reflectido na terra este é
absorbido co conseguinte aumento da temperatura media.
Choiva ácida: xérase como consecuencia da emisión de xofre e óxidos de
nitróxeno á atmosfera. Estas emisións reaccionan co vapor de auga
transformándose en ácido sulfúrico e ácido nítrico, que caen a terra en forma
de choiva.
Perdas do manto fértil do solo: orixina a destrución de boa parte dos bosques.
Contaminación dos ríos: dana a vida acuática e deteriora a auga que
consumimos.

5. 
Deterioro do patrimonio arquitectónico: atacan as pedras poñendo en perigo a
súa conservación.
1.2.- O PETRÓLEO
É un combustible natural formado por unha mestura de hidrocarburos, e en menor
proporción, outros elementos como xofre, osíxeno e nitróxeno. A formación do
petróleo é análoga á do carbón. Grandes cantidades de materia vexetal (árbores) e
animal (especialmente plancto mariño) foron sepultadas por sedimentos, e en
determinadas condicións de presión e temperatura, orixinan dous tipos de
descomposición:
 Inicialmente a descomposición lévase a cabo mediante bacterias aerobias (que
necesitan osíxeno).
 Posteriormente, a medida que se van depositando máis sedimentos e xa non
hai osíxeno, comezan a actuar as bacterias anaerobias. Estas bacterias
converten a materia orgánica en hidrocarburos, que permanecen almacenados
en lugares onde hai roca impermeable (arxila) que evita a súa saída ó exterior
pola presión dos gases.
A obtención e localización do petróleo ou cru
necesita persoal especializado e equipos
custosos. Antes de proceder á perforación é
necesario estudar as características do terreo. O
método máis empregado para a localización de
bolsas petrolíferas é o método sísmico. Consiste
en facer pequenos pozos de pouca profundidade
e colocar neles cargas explosivas. En lugares
estratéxicos colócanse xeófonos. Ó estoupar as
cargas explosivas, as ondas sísmicas propáganse
polo solo e son reflectidas con maior rapidez e
intensidade dependendo das rocas cas que
chocan, así como a distancia á que están. Estas
ondas son rexistradas polo xeófono.
Unha vez localizada unha zona onde pode existir polas condicións do terreo un
posible pozo petrolífero, procédese á perforación. Mentres non se atopa o pozo nunca
se está seguro da súa existencia. A miúdo, moitas perforacións non teñen éxito. O cru
soe estar introducido en roca porosa e rodeado na parte superior por gas natural e
outros hidrocarburos gasosos, na parte inferior por auga salgada e lateralmente por
roca impermeable (figura 3). O perforar e chegar á bolsa de petróleo, o cru ascende
impulsado polos gases e a auga salgada. A medida que sae o cru a presión vai

6. diminuíndo ata que deixa de aflorar por si solo. Nese caso recorrese a bombas de
extracción e a miúdo a inxectar auga ou gas a gran presión no interior no pozo.
O petróleo ou cru non se emprega directamente tal e como sae do pozo.
Previamente debe sufrir un proceso de destilación nas refinerías para separar os
distintos hidrocarburos que o forman. O principio é moi sinxelo. Supoñamos unha
mestura dun sólido e un líquido. Ó evaporarse o líquido, no recipiente quedará só o
sólido. Si ese gas evaporado arrefría noutro lugar pode recuperarse. O cru está
formado por distintos hidrocarburos con diferentes temperaturas de evaporación,

7. polo que poden separarse elevando a súa temperatura e arrefriándoo posteriormente.
O proceso de destilación é o seguinte:
1) Faise pasar todo o cru por un forno a unha temperatura de uns 340 ºC,
conseguindo que todo o petróleo se transforma en gas.
2) Esta gas lévase á parte inferior da refinería (torre de fraccionamento). Os gases
máis lixeiros tenden a subir ata a parte máis alta da torre e os máis pesados
condénsanse en forma líquida a diferentes alturas. A temperatura na parte
inferior é máis elevada que na parte superior (figura 4).
O principal problema é que as temperaturas de ebulición dos distintos
hidrocarburos están moi próximas. Para evitar que un deles sexa arrastrado por outro,
é necesario destilalo de novo, constituíndo o que denominamos destilación
fraccionada ou múltiple.
Cando a necesidade dun produto é maior que a de outro, como no caso da
gasolina que ten máis demanda que o aceite, e para evitar almacenamentos excesivos,
recorrese a un proceso denominado cracking. O cracking consiste en quentar un
hidrocarburo por encima da súa temperatura de ebulición coa finalidade de romper as
moléculas complexas ( por axitación térmica) e obter outras de peso molecular menor
que coincidan cas dos hidrocarburos de maior demanda.
Os produtos máis importantes que se obteñen son os seguintes:

8. a) Gasosos: metano+etano, propano e butano.
b) Líquidos: gasolina, queroseno, gasóleo, fuel óleo e aceites.
c) Sólidos: ceras (parafinas e vaselinas) e chapapote.
1.2.1.- IMPACTO AMBIENTAL
Por tratarse dun combustible fósil, as súas repercusións son similares ás do
carbón. Para paliar os problemas da chuvia ácida e do efecto invernadoiro, poden
tomarse as seguintes medidas: emprego de gasolina sen chumbo, utilización de
gasóleos libres de xofre e substitución de instalacións de gasóleo e fuel óleo por outras
que empregan gas natural.
Os produtos petrolíferos teñen moi poucos residuos. Soamente no proceso de
destilación prodúcense residuos gasosos (metano+etano) que xeralmente son
queimados na propia refinería debido as dificultades que implica a súa licuación. Nesta
combustión emítense grandes cantidades de monóxido e dióxido de carbono á
atmosfera.
1.3.- GAS NATURAL
Orixinouse como consecuencia da descomposición da materia orgánica a través
dun proceso análogo ó do petróleo. A miúdo atópase de dúas formas:
a) Na parte superior dos xacementos de petróleo. Recibe o nome de gas natural
húmido ó atoparse mesturado con combustibles gasosos derivados do petróleo
(metano, etano, propano e butano).
b) En grandes bolsas recubertas de material impermeable (arxila), que pode
soportar as grandes presións que hai no interior. Este gas denomínase gas
natural seco. Está formado principalmente por metano e etano, e pequenas
proporcións de hidróxeno e nitróxeno.
Cando o gas natural xa foi extraído, almacenase a gran presión para que se licúe
nun depósitos chamados gasómetros. Posteriormente condúcese mediante tubos
(gasodutos) ou as veces licuado en camións cisterna, ata os lugares de consumo.
Independentemente da súa procedencia, o gas natural debe sufrir un tratamento
para eliminar as impurezas que contén, quedando finalmente con unha composición
de metano, etano e propano.
No caso do gas natural destaca o seu baixo poder contaminante dado que contén
un porcentaxe en xofre moi baixo.

9. 1.4.- COMBUSTIBLES FÓSILES




Gas cidade ou gas de hulla :Obtense principalmente a partir da destilación da
hulla. Distribúese mediante tuberías ata os fogares. Poder calorífico sobre 4000
kcal/m3. É moi tóxico e inflamable, polo que foi substituído como combustible
doméstico polo gas natural
Gases licuados do petróleo ou gases GLP: Son o butano e o propano.
Obtéñense nas refinerías e posúen un poder calorífico que rolda as 25000
kcal/m3. Almacénanse en bombonas a grandes presións en estado líquido.
Gas de carbón: Obtense pola combustión incompleta do carbón de coque. Ten
un poder calorífico moi baixo, aproximadamente 1500kcal/m3 (gas pobre)
Acetileno: Úsase basicamente na soldadura oxiacetilénica.
2.- ENERXIA NUCLEAR
Chámase enerxía nuclear a aquela enerxía que desprenden os núcleos de
determinados átomos cando entre eles ten lugar unha determinada reacción. Nunha
reacción nuclear a enerxía (en forma de calor) pode producirse de dúas formas: por
fisión e por fusión. En ambos casos a enerxía provén da diferenza de masas que existe
antes e despois da reacción. Einstein relacionou a enerxía obtida e a masa perdida
mediante a expresión:
E=m·c2
É sinxelo deducir, que unha cantidade pequena de masa proporciona pois unha
gran cantidade de enerxía.
2.1.- TIPOS DE ENERXIA NUCLEAR
Dende o punto de vista da obtención da enerxía, existen dous tipos de reaccións
nucleares: fisión nuclear e fusión nuclear.
2.1.1.- FISIÓN NUCLEAR
Consiste en provocar a ruptura dun átomo dun elemento pesado, normalmente
U, 235U e 239Pu. A partícula empregada para romper un
átomo é o neutrón que por ter carga neutra non é desviado
da súa traxectoria por ningunha outra partícula (protóns ou
electróns). Ó chocar o neutrón contra o núcleo dun átomo
radioactivo rómpeo en varios fragmentos (novos átomos)
liberando algúns neutróns e gran cantidade de enerxía en
233

10. forma de fotóns (raios γ ). O número de fragmentos orixinados así como a cantidade
de neutróns liberados dependerá do átomo radioactivo inicial e da enerxía do neutrón
incidente.
Os neutróns emitidos despois dunha escisión
poden provocar outras fisións noutros núcleos,
continuando o proceso. Supoñendo que en cada
escisión despréndense dous neutróns, na segunda
reacción teremos dous átomos de uranio
rompéndose simultaneamente, e cada un deles
liberará a súa vez outros dous neutróns. E así
sucesivamente. A isto denomínase reacción en
cadea.
Para evitar unha liberación descontrolada de enerxía, como ocorre nas bombas
atómicas, empréganse como veremos as barras de control que reducen o número de
neutróns que poden provocar novas fisións.
4.1.1.1 - CENTRALES NUCLEARES
Os elementos máis importantes de calquera central nuclear son: o reactor
nuclear, o xerador de vapor/refrixerador e o edificio de almacenamento e
manipulación. O reactor nuclear consta de tres partes: tubos de aceiro inoxidable nos
que introducimos o combustible, o moderador que reduce a velocidade dos neutróns e
as barras de control que regulan a cantidade de escisións (reaccións nucleares) por
unidade de tempo, e polo tanto a potencia do reactor. Si as barras están totalmente
levantadas producirase unha reacción en cadea e si están introducidas no núcleo a
reacción detense. Por ser o reactor a parte da central máis perigosa, todo o conxunto
vai recuberto mediante tres barreiras de seguridade: unha exterior de formigón
armado, unha central de aceiro e a interior tamén de formigón armado. En canto o
xerador de vapor/refrixerador, o núcleo do reactor está rodeado por un líquido
refrixerante (xeralmente auga) que ten por misión a de evacuar o calor e transformalo
en vapor de auga para conducilo ás turbinas que van a xerar enerxía eléctrica. Por
último, no edificio de almacenamento e manipulación, o combustible é almacenado en
piscinas de formigón, recubertas cunha prancha de aceiro e cheas de auga. Neste lugar
tamén almacenamos o combustible xa utilizado ata que é trasladado a un centro de
reprocesamento ou a un depósito de almacenamento definitivo.

11. 4.1.1.2.- PRODUTOS DA FISIÓN NUCLEAR
No momento de escisión do núcleo, a enerxía liberada propágase en forma de
radiacións e crea partículas nucleares. As máis importantes son:
- Radiación alfa ( α ): está formada por partículas con
carga eléctrica positiva e máis concretamente por
núcleos de helio. Poden deterse por unha simple folla
de papel ou pola pel do corpo humano.
- Radiación beta ( β ): está composta por unha
corrente de partículas semellantes ós electróns
procedentes do núcleo atómico e libéranse ó
producirse a escisión. Poden deterse cunha folla de
metal ou unha lámina de madeira.
- Radiación gamma ( γ ): non ten carga pois non son
desviadas por nin campo magnético ou eléctrico.
Detéñense cunha placa grosa de chumbo ou parede de formigón.
- Neutróns: están formados por partículas do núcleo atómico e non posúen carga. A
auga é un excelente blindaxe fronte a eles.
4.1.1.3.- A FISIÓN NUCLEAR E O MEDIO AMBIENTE
O emprego da enerxía nuclear por fisión implica unha serie de riscos. Os máis
importantes son: risco de explosións nucleares nas centrais, fugas radioactivas e
exposición a radiacións radioactivas. Estes efectos poden provocar ós seres vivos
mutacións, tanto ós presentes como ás futuras xeracións.

12. 4.1.2.- FUSIÓN NUCLEAR
Consiste nunha unión de dous núcleos de átomos lixeiros para formar un
núcleo nova máis pesado co desprendemento de gran
cantidade de enerxía (figura 7). Os átomos dun gas están
sempre en movemento desordenado, chocando uns contra
outros. A medida que se quentan aumentan a súa
velocidade. Si a velocidade aumenta a varios miles de
quilómetros por segundo, poden vencer a mutua repulsión
dos seus núcleos e así fundirse ó chocar, xerando un novo
átomo. Isto libera gran cantidade de enerxía en forma de
calor. Actualmente as reacción termonucleares que liberan
maior cantidade de enerxía son as que teñen lugar entre os
núcleos do hidróxeno, concretamente entre os seus isótopos deuterio ( 2H) e tritio (3H)
para formar helio. Ademais presentan a vantaxe de que o deuterio e o tritio poden
obterse do hidróxeno, e este da auga doce ou da auga do mar, sendo pois unha fonte
inesgotable de enerxía.
De momento este tipo de enerxía está en fase experimental. Son varios os
problemas que presenta:
 Quentar o gas a temperaturas moi elevadas, de 100.000.000 ºC para iniciar a
reacción e tres veces máis para manter durante varios segundos a reacción e
poder aproveitar a enerxía liberada.
 Dispoñer dun recipiente que poida soportar estas altísimas temperaturas o
tempo suficiente para que se produza a fusión e libere a enerxía. A
temperatura superiores a 100.000 ºC todos os átomos están ionizados, é dicir,
perderon os seus electróns. Así o gas está formado por átomos con carga
positiva e electróns libre cargados negativamente. A este estado denomínase
plasma. Si o plasma o colocamos nun recipiente normal, arrefríase rapidamente
e as paredes do recipiente volatilízanse instantaneamente.
 Sacar a enerxía liberada e transformala en electricidade.
Si se puidera obter este tipo de enerxía as vantaxes serían:
 Poucas posibilidades de que tivera lugar unha catástrofe dado que a masa que
é necesaria é moi pequena.
 Os subprodutos obtidos son menos radioactivos e teñen unha vida máis curta.
 As materias primas son fontes practicamente inesgotables. Ademais non é un
proceso radioactivo.