Los Combustibles Fosiles

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Apuntes del Tema 2 Los combustibles fósiles de la materia Tecnologia Industrial I de 1º de Bachillerato

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Los Combustibles Fosiles

  1. 1. LOS COMBUSTIBLES FÓSILES TEMA 2
  2. 2. ÍNDICE <ul><li>EL CARBÓN </li></ul><ul><li>EL PETRÓLEO </li></ul><ul><li>EL GAS NATURAL </li></ul><ul><li>LAS CENTRALES TERMOELÉCTRICAS </li></ul>
  3. 3. 1.- EL CARBÓN <ul><li>Combustible sólido, negro, formado principalmente por C (también H, O, N,...) . </li></ul><ul><li>Tipos de carbón : </li></ul><ul><ul><li>Carbones naturales </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Turba. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Lignito. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Hulla. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Antracita. </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Carbones artificiales </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Coque. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Carbón vegetal. </li></ul></ul></ul><ul><li>  </li></ul>
  4. 4. 1.1.- TIPOS DE CARBÓN <ul><li>Carbones naturales </li></ul><ul><ul><li>Proceden de la fermentación anaeróbica de grandes masas vegetales debido a la acción de microorganismos y las condiciones de P y T. </li></ul></ul><ul><ul><li>En función de su contenido en C distinguimos: </li></ul></ul><ul><ul><li>Turba : </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Es el de mas reciente formación. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Es el de menor contenido en C  menor poder calorífico. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Tiene un alto contenido en agua (hasta 90%)  es necesario secarlo al aire para usarlo como combustible (40%). </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Se emplea como combustible en calefacciones. </li></ul></ul></ul>
  5. 5. Carbones naturales (continuación) <ul><ul><li>Lignito : </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Se encuentra en yacimientos poco profundos  costes de explotación relativamente bajos. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Tiene un contenido en agua bastante alto (hasta 50%)  es necesario secarlo antes de usarlo como combustible. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>El contenido en C es mayor que la turba </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Bajo poder calorífico aunque mayor que la turba. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Se emplea como combustible en calefacciones domesticas e industriales y producción de energía. </li></ul></ul></ul>
  6. 6. Carbones naturales (continuación) <ul><ul><li>Hulla : </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>El contenido en C es mayor que la turba y el lignito. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Buen combustible de alto poder calorífico. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Se emplea: </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Para la fundición de metales. </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Para obtener energía eléctrica. </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Para obtener coque, alquitrán, gas ciudad, amoniaco y grafito por destilación seca (calentamiento en ausencia de aire). </li></ul></ul></ul></ul>
  7. 7. Carbones naturales (continuación) <ul><ul><li>Antracita : </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>El carbón mas antiguo </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Es el de mayor contenido en C. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Tiene un alto poder calorífico. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Es el tipo de carbón menos abundante. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Se emplea: </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Para calefacciones. </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Para obtener energía eléctrica. </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>En la industria del cristal. </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Como reductor de los óxidos de metal(elimina el oxido obteniéndose el metal puro). </li></ul></ul></ul></ul>
  8. 9. Carbones artificiales <ul><li>Carbones artificiales </li></ul><ul><ul><li>Coque : </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Se obtiene por destilación seca (calentamiento en ausencia de aire) principalmente de la hulla. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Además se obtiene en este proceso gas ciudad, amoniaco y alquitrán. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Arde sin llama y es un buen combustible de alto poder calorífico. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Se emplea: </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Para la producción de hierro en altos hornos. </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>En los hornos de fuego continuo. </li></ul></ul></ul></ul>
  9. 10. Carbones artificiales (continuación) <ul><ul><li>Carbón vegetal : </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Se obtiene por destilación seca de la madera. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Es muy poroso (flota en el agua). </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Se emplea principalmente como absorbente de gases en mascarillas antigás y bombas de vacío. </li></ul></ul></ul>
  10. 11. 1.2.- EXPLOTACIÓN Y TRANSPORTE DEL CARBÓN <ul><li>Existen dos métodos. </li></ul><ul><li>Explotación a cielo abierto. </li></ul><ul><ul><li>Yacimientos en la superficie o a escasa profundidad. </li></ul></ul><ul><ul><li>El carbón obtenido es de baja calidad. </li></ul></ul><ul><ul><li>Terminada la extracción se recubre el terreno para minimizar el impacto medioambiental. </li></ul></ul>
  11. 12. Explotación a cielo abierto
  12. 13. Restitución del suelo
  13. 14. 1.2.- EXPLOTACIÓN Y TRANSPORTE DEL CARBÓN (continuación) <ul><li>Laboreo subterráneo </li></ul><ul><ul><li>Se utiliza cuando el carbón está a gran profundidad. </li></ul></ul><ul><ul><li>Se perforan pozos hasta la veta y galerías para su extracción. </li></ul></ul><ul><ul><li>El carbón se extrae con vagonetas, elevadores o cintas transportadoras. </li></ul></ul><ul><ul><li>Importante una buena ventilación (grisú). </li></ul></ul><ul><ul><li>Limpio y triturado se transporta en tren, barco o camiones </li></ul></ul>
  14. 15. Laboreo subterráneo
  15. 16. 1. 3 .- PRODUCCIÓN MUNDIAL DE CARBÓN <ul><ul><li>Ver tabla del libro de texto. </li></ul></ul><ul><li>1. 4 .- EL CARBÓN EN ESPAÑA </li></ul><ul><ul><li>Los yacimientos mas importantes de hulla y antracita están en Asturias y León. </li></ul></ul><ul><ul><li>Se emplea en </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Centrales térmicas. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Obtención de hierro (siderurgia). </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Industrias químicas y cementeras. </li></ul></ul></ul>
  16. 17. 1. 5 .- VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL CARBÓN <ul><li>Ventajas: </li></ul><ul><ul><li>Obtenemos energía de forma regular. </li></ul></ul><ul><ul><li>Proporciona gran cantidad de energía. </li></ul></ul><ul><ul><li>Zonas de utilización cercanas a los yacimientos  Abaratamiento del transporte. </li></ul></ul><ul><li>Inconvenientes: </li></ul><ul><ul><li>Extracción peligrosa. </li></ul></ul><ul><ul><li>Transporte caro obliga a utilizarlo junto a los yacimientos. </li></ul></ul><ul><ul><li>No renovable. </li></ul></ul><ul><ul><li>La combustión contamina el medioambiente. </li></ul></ul>
  17. 18. 1. 6 .- IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DEL CARBÓN <ul><li>Sobre el suelo : </li></ul><ul><ul><li>La explotación provoca impacto visual y destrucción de gran superficie de suelo. </li></ul></ul><ul><ul><li>Lluvia ácida afecta a la capa superficial de suelo. </li></ul></ul><ul><li>Sobre el agua : </li></ul><ul><ul><li>El agua del circuito de refrigeración de centrales térmicas se toma de mares y ríos y se devuelve caliente. Este agua tiene menos O 2  afecta a la vida animal y vegetal. </li></ul></ul><ul><ul><li>El agua procedente del lavado del carbón contamina el agua de ríos y mares. </li></ul></ul>
  18. 19. 1. 6 .- IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DEL CARBÓN (continuación) <ul><li>Sobre la atmósfera : </li></ul><ul><ul><li>La combustión del carbón provoca que se expulsen a la atmósfera: CO 2 , vapor de agua, óxidos de azufre y óxidos de nitrógeno principalmente. </li></ul></ul><ul><ul><li>Efecto invernadero </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Causado principalmente por el exceso de CO 2, </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>La radiación solar llega a la superficie de la Tierra en forma de ondas de frecuencia alta (traspasan la capa de CO 2 .) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>El calor que emite la Tierra (en forma de ondas de frecuencia mas bajas) es absorbido por el CO 2, </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Esto provoca un calentamiento global del planeta  alteraciones climáticas importantes, aumento de los desiertos, deshielo de casquetes polares, elevación del nivel del mar,... </li></ul></ul></ul>
  19. 20. 1. 6 .- IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DEL CARBÓN (continuación) <ul><ul><li>Lluvia ácida: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Causada por los óxidos de azufre y nitrógeno procedentes de las impurezas del carbón. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Estos óxidos reaccionan con el agua de lluvia y forman ácidos sulfúrico y nítrico. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Estos ácidos </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Contaminan el agua de ríos y mares. </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Destruyen el manto fértil del suelo. </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Destruyen bosques. </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Deterioran el patrimonio arquitectónico. </li></ul></ul></ul></ul>
  20. 21. 2.- EL PETRÓLEO <ul><li>Combustible líquido, oleoso, pardo negruzco, formado por una mezcla de hidrocarburos . </li></ul><ul><li>Poder calorífico: 9000-11000 Kcal/kg. </li></ul><ul><li>Proceden de la transformación en ausencia de aire de grandes masas de plancton debido a la acción de bacterias bajo capas de sedimentos en cuencas marítimas próximas a la costa. </li></ul><ul><li>Se encuentra en bolsas, por regla general junto con gases y agua salada. </li></ul>
  21. 22. 2.1.- PROSPECCION, EXPLOTACION Y TRANSPORTE DEL PETROLEO. <ul><li>Prospección del petróleo </li></ul><ul><ul><li>Es la investigación de acumulaciones de petróleo de valor comercial. </li></ul></ul><ul><ul><li>La prospección acaba con una perforación de exploración. </li></ul></ul>
  22. 23. 2.1.- PROSPECCION, EXPLOTACION Y TRANSPORTE DEL PETROLEO (continuación). <ul><li>Explotación del petróleo </li></ul><ul><li>La perforación del yacimiento puede realizarse mediante dos métodos: </li></ul><ul><ul><li>Método de percusión : consiste en romper la roca con una sonda de acero que se eleva y desciende continuamente. Hay que sacar los fragmentos de roca periódicamente introduciendo una cuchara. </li></ul></ul><ul><ul><li>Se utiliza este método en pozos de poca profundidad. </li></ul></ul><ul><ul><li>La velocidad de perforación es lenta (20-30 m/día). </li></ul></ul><ul><ul><li>Método de rotación : se emplea una broca en forma de cola de milano, que va en el interior de una columna de tubos de acero, que gira a gran velocidad. </li></ul></ul><ul><ul><li>Es un método rápido de perforación. </li></ul></ul>
  23. 24. 2.1.- PROSPECCION, EXPLOTACION Y TRANSPORTE DEL PETROLEO (continuación). <ul><li>Extracción del petróleo </li></ul><ul><li>Después de perforado el pozo, se extrae el petróleo por uno de estos métodos: </li></ul><ul><ul><li>Flujo natural: el petróleo brota debido a la presión ejercida por el agua y los gases del yacimiento. </li></ul></ul><ul><ul><li>Extracción mediante bomba hidráulica o eléctrica. </li></ul></ul><ul><ul><li>Inyección de gas por debajo del nivel del petróleo. </li></ul></ul><ul><ul><li>Bombeo mecánico o mediante varillas: consiste en succionar el petróleo mediante un sistema cilindro embolo movido por un sistema de rotación por excéntrica. </li></ul></ul>
  24. 25. Bombeo mediante varillas
  25. 26. 2.1.- PROSPECCION, EXPLOTACION Y TRANSPORTE DEL PETROLEO (continuación). <ul><li>Transporte del petróleo </li></ul><ul><li>Antes de su transporte el crudo se conduce a dos depósitos: en uno se extrae el gas que contenga y en el segundo el agua. </li></ul><ul><li>El petróleo se transporta de distintas formas: </li></ul><ul><ul><li>Oleoductos: tubos de acero en superficie o enterrados. Van desde las refinerías o yacimientos hasta puertos de embarque o grandes centros de consumo. </li></ul></ul><ul><ul><li>Petroleros: transportan la carga dividida en tanques separados. </li></ul></ul><ul><ul><li>Transporte por ferrocarril o carretera: se usan vagones o camiones cisterna si el oleoducto no es rentable. </li></ul></ul>
  26. 27. 2.2.- APLICACIONES DEL PETROLEO. <ul><li>Para que sea útil el crudo se debe someter a un proceso de refino en las refinerías. </li></ul><ul><li>En las refinerías se realiza una destilación fraccionada del petróleo. </li></ul><ul><ul><li>Se calienta el petróleo a unos 360º. </li></ul></ul><ul><ul><li>Los gases obtenidos se van enfriando a medida que ascienden por una torre de fraccionamiento. </li></ul></ul><ul><ul><li>Los líquidos procedentes de los gases condensados se recogen en bandejas y se pasan a depósitos. </li></ul></ul><ul><ul><li>Desde abajo hasta arriba, se recogen los líquidos de punto de ebullición progresivamente decreciente. </li></ul></ul><ul><ul><li>En el fondo de la torre quedan los aceites pesados que no se evaporan. </li></ul></ul><ul><ul><li>A la parte superior de la torre llegan los gases que se licuan a temperatura ambiente. </li></ul></ul>
  27. 28. 2.2.- APLICACIONES DEL PETROLEO (continuación). <ul><li>Craking. Proceso de calentamiento de una mezcla de hidrocarburos por encima de su tª de ebullición para romper las moléculas y obtener otras más sencillas. (Ej. Obtener gasolina del gasoil). </li></ul><ul><li>Polimerización. Unión de moléculas ligeras (generalmente de hidrocarburos gaseosos) para obtener un hidrocarburo más complejo (gasolina). </li></ul>
  28. 29. 2.2.- APLICACIONES DEL PETROLEO (continuación). <ul><li>Productos del petróleo: </li></ul><ul><ul><li>Sustancias petroquímicas: productos obtenidos del petróleo son la base para fabricar plásticos, fibras sintéticas (nailon, poliéster, fibras acrílicas,…), pinturas, disolventes, medicamentos, insecticidas,… </li></ul></ul><ul><ul><li>Combustibles líquidos: gasolina (motores de explosión), gasoil (motores diesel), queroseno (motores a reacción de aviones) y fuel (centrales térmicas). </li></ul></ul><ul><ul><li>Combustibles gaseosos: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Gas ciudad: mezcla de gases combustibles (hidrógeno, metano etileno, monóxido de carbono, dióxido de carbono, oxigeno). Ha sido sustituido por el gas natural. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Gas natural y mezclas de éste con propano, butano y aire. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Gases licuados del petróleo GLP: se almacenan y transportan en bombonas y tanques en estado líquido. </li></ul></ul></ul>
  29. 30. 2.3.-VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL USO DEL PETRÓLEO <ul><li>Ventajas: </li></ul><ul><ul><li>Proporciona energía de forma regular y con buen rendimiento. </li></ul></ul><ul><ul><li>Se obtienen muchos productos. </li></ul></ul><ul><li>Inconvenientes: </li></ul><ul><ul><li>Energía no renovable. </li></ul></ul><ul><ul><li>Los gases derivados de la combustión contaminan. </li></ul></ul><ul><ul><li>Riesgo de accidentes en refinerías y plataformas petrolíferas, así como en su transporte. </li></ul></ul>
  30. 31. 3.- EL GAS NATURAL <ul><li>Es una mezcla de gases, incolora y muy inflamable. </li></ul><ul><li>Está formado metano principalmente (>70%), etano, propano y butano. </li></ul><ul><li>Se obtiene del interior de la tierra, a veces acompañando al petróleo. </li></ul><ul><li>Su origen es semejante al petróleo. </li></ul><ul><li>Los métodos de prospección son similares a los del petróleo. </li></ul><ul><li>La extracción del gas se hace por flujo natural. </li></ul><ul><li>Una vez extraído se le purifica (se elimina el agua, el petróleo si lo hay, productos sulfurosos,) </li></ul>
  31. 32. 3.- EL GAS NATURAL (continuación) <ul><li>Transporte del gas natural: </li></ul><ul><ul><li>Mediante gaseo ductos: son tuberías por las que circula el gas a alta presión. </li></ul></ul><ul><ul><li>Mediante buques y camiones cisterna: es necesario licuar primero el gas. </li></ul></ul>
  32. 33. 3. 1. - APLICACIONES DEL GAS NATURAL <ul><li>Combustible domestico e industrial. </li></ul><ul><li>Combustible en centrales térmicas. </li></ul><ul><li>Materia prima en la industria petroquímica. </li></ul><ul><li>Materia prima para la obtención de gasolina. </li></ul><ul><li>Combustible en programas de cogeneración. </li></ul>
  33. 34. 3 .3.- IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DEL PETRÓLEO Y EL GAS NATURAL <ul><li>Sobre el suelo : </li></ul><ul><ul><li>La explotación provoca impacto visual y destrucción de superficie de suelo provocado por pozos, refinerías, oleoductos y gaseoductos,... </li></ul></ul><ul><ul><li>Derrames de petróleo y sus derivados. </li></ul></ul><ul><li>Sobre el agua : </li></ul><ul><ul><li>El agua del circuito de refrigeración de centrales térmicas se toma de mares y ríos y se devuelve caliente. Este agua tiene menos O 2  afecta a la vida animal y vegetal. </li></ul></ul><ul><ul><li>Vertidos de las refinerías y petroleros en la carga y descarga. </li></ul></ul><ul><ul><li>Accidentes de petroleros y en refinerías. </li></ul></ul>
  34. 35. 3 . 3 .- IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DEL PETROLEO Y EL GAS NATURAL (continuación) <ul><li>Sobre la atmósfera : </li></ul><ul><ul><li>La combustión del petróleo principalmente, provoca que se expulsen a la atmósfera: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>CO 2 ,principal responsable del efecto invernadero. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>CO, muy toxico. Procede de la combustión incompleta del carbono en los motores de explosión. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Hidrocarburos (HC), procedentes de motores y refinerías. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Óxidos de azufre y de nitrógeno, causantes de la lluvia ácida. </li></ul></ul></ul>
  35. 36. 3 . 3 .- IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DEL PETROLEO Y EL GAS NATURAL (continuación) <ul><li>Medidas correctoras </li></ul><ul><ul><li>Incorporar catalizadores en los coches para reducir al emisión de gases. </li></ul></ul><ul><ul><li>Utilizar filtros y catalizadores en las instalaciones de combustión. </li></ul></ul><ul><ul><li>Tratar las aguas de refrigeración en las centrales térmicas. </li></ul></ul><ul><ul><li>Establecer las medidas de seguridad adecuadas para que no se produzcan accidentes. </li></ul></ul><ul><ul><li>Sustituir los combustibles fósiles por otras fuentes de energía mas limpias. </li></ul></ul>
  36. 37. 4.- CENTRALES TERMICAS. <ul><li>Transforman la energía térmica o calorífica procedente de la combustión de los combustibles fósiles en energía eléctrica. </li></ul><ul><li>Funcionamiento. </li></ul><ul><ul><li>Si el combustible es carbón se transporta mediante cinta hasta una tolva, desde donde pasa a un molino que lo tritura. El polvo se mezcla con aire precalentado y se introduce en la caldera. </li></ul></ul>
  37. 38. 4.- CENTRALES TERMICAS (continuación) <ul><li>Funcionamiento (continuación). </li></ul><ul><ul><li>Si el combustible es fuel se conduce desde los depósitos hasta la caldera, experimentando un calentamiento previo. </li></ul></ul><ul><ul><li>Si el combustible es gas natural, este se calienta y se conduce hasta la caldera desde los tanques de almacenamiento. </li></ul></ul><ul><ul><li>En la caldera se quema el combustible produciéndose energía térmica que convierte en vapor el agua que circula por los tubos que rodean las paredes de la caldera. </li></ul></ul>
  38. 39. 4.- CENTRALES TERMICAS (continuación) <ul><ul><li>El vapor, sobrecalentado, llega hasta las distintas turbinas (para conseguir un máximo aprovechamiento energético del vapor). </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Turbinas de alta presión (paletas pequeñas). </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Turbinas de media presión. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Turbinas de baja presión (alabes grandes). </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>El giro de los alabes de las turbinas se transmite al rotor de un generador , produciéndose la energía eléctrica que se transporta por las líneas de AT (previamente hay que elevar su V con transformadores) </li></ul></ul>
  39. 40. 4.- CENTRALES TERMICAS (continuación) <ul><ul><li>El vapor procedente de las turbinas se licua en el condensador por medio de un circuito de refrigeración que utiliza agua de ríos o mares. El vapor condensado se devuelve mediante una bomba a la caldera. El agua del circuito de refrigeración se enfría en la torre de refrigeración mediante aire. </li></ul></ul><ul><ul><li>Los gases producto de la combustión (muy calientes) se aprovechan para precalentar el agua y el aire antes de su entrada en la caldera. </li></ul></ul><ul><li>www.unesa.es  Funcionamiento de centrales eléctricas </li></ul>

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