1. TEMA 01: ELS RECURSOS ENERGÈTICS
Tecnologia Industrial
F.Batalla 1
INS Joaquín Bau
2. Les fonts d’energia al llarg del temps
Les fonts d’energia són els recursos naturals dels quals es pot obtenir energia per
produir calor, llum i potència.
Fonts d’energia al llarg del temps:
• Pobles primitius: energia muscular, energia del Sol, força dels aliments i focs
(combustibles vegetals).
– Foc per escalfar-se, cuinar i il.luminar-se en la foscor, obtenir estris i fondre els
metalls.
•Fins s.XVIII: Fusta, residus vegetals, energia del vent i energia de l’aigua.
– El vent: transport fluvial i marítim i en els molins de vent per l’obtenció d’energia
mecànica. Al s.V aC ja s’utilitzaven molins per moldre gra.
– Energia de l’aigua: al s.I es comença a utilitzar la roda hidràulica o molí d’aigua. A
l’època medieval s’utilitza el molí d’aigua a la indústria tèxtil, del paper,
metal.lúrgica, etc..
• S. XIX: Aparició de la màquina de vapor: carbó vegetal substituit per carbó mineral.
Utilització del motor d’explosió, provocant l´ús de derivats del petroli.
• Finals del s.XIX, naixement de l’energia elèctrica.
•A partir de la meitat del s.XX: gas natural com combustible domèstic i industrial.
• A partir de la meitat del s.XX: energia nuclear (1954: primera central nuclear de fissió a
l’URSS).
Tecnologia Industrial
F.Batalla 2
INS Joaquín Bau
3. Classificació de les fonts d’energia
En funció de la seva naturalesa:
–Primàries. Es troben en la natura, com la llenya, l’aigua, el carbó, el petroli, etc.
–Secundàries. S’obtenen a partir de les fonts primàries, com l’electricitat o la
benzina.
–En funció de les reserves disponibles:
–Renovables. N’hi ha reserves il·limitades, perquè es regeneren contínuament.
Són
–les que provenen del Sol, del vent, de la biomassa dels residus sòlids, del mar i de
–l’aigua dels rius.
–No renovables o exhauribles. N’hi ha reserves limitades. Són el carbó, el petroli,
el gas natural i l’urani.
En funció del grau d’utilització:
–Convencionals. Aquelles a partir de les quals es produeix la major part d’energia
–consumida per la societat: petroli, gas natural, carbó, hidroelèctrica, nuclear.
–No convencionals. Aquelles a partir de les quals es produeix una petita part de
–l’energia total consumida per la societat, solar, eòlica, ...
Tecnologia Industrial
F.Batalla 3
INS Joaquín Bau
4. Materials combustibles
Els materials combustibles són substàncies que, en
combinar-se amb l’oxigen, donen lloc al fenomen de
la combustió, amb la qual cosa s’obté energia
calorífica i, sovint, energia lluminosa.
Classificació:
–Sòlids. El més utilitzat és el carbó, en qualsevol de les
seves formes: antracita, hulla o lignit.
–Líquids. En general provenen de la destil·lació del
petroli (benzina, querosè, gasoil i fuel), encara que en
alguns països també s’utilitzen alcohols, com ara
l’etanol i el metanol, que provenen de plantes.
–Gasosos. Els més utilitzats són el gas natural i els
gasos liquats del petroli (GLP),com ara el butà i el
propà.
Tecnologia Industrial
F.Batalla 4
INS Joaquín Bau
5. Combustibles: La llenya, el carbó vegetal i el carbó mineral
La llenya utilitzada com a combustible (per escalfar-se, il·luminar-se i cuinar). El
carbó vegetal permet reduir el cost de transport.
Grups de carbons minerals:
•La torba conté aproximadament el 60% de carboni i molta humitat.. Només
s’utilitza en les zones pròximes a les torberes, després d’assecar-se, i gairebé
sempre reservada al consum domèstic.
Els lignits. Baix poder calorífic. S’utilitzen prop del lloc d’extracció. Explotació a
cel obert.
Les hulles. Elevat contingut en carboni i gran poder calorífic. Es converteixen en
carbó de coc, i són utilitzats com a reductors als alts forns per a l’obtenció del
ferro.
Les antracites són els carbons més antics, de major poder calorífic i amb un
contingut en carboni de fins el 95%. Jaciments molt profunds i de poc gruix.
Extracció resulta difícil i costosa.
Processos d’obtenció de carbó mineral:
•Explotació subterrània. Pous verticals i galeries. A peu de mina es tritura, renta
i es classifica. Extracció perillosa (silicosi). L’extracció de carbó pot anar
acompanyada de gasos tòxics.
•Explotació a cel obert.
•Gasificació. Introducció d’un agent gasificant a la veta del material.
Aplicacions:
•Combustible d’ús general.
•Procés de destil·lació seca (procés a alta temperatura en absència d’oxígen):
Coc (indústria siderúrgica); gas ciutat (combustible domèstic); productes químics
(olis lleugers, quitrà, indústria química).
•Procés de gasificació (carbó roent amb vapor d’aigua): gas natural sintètic,
hidrocarburs…
Tecnologia Industrial
F.Batalla 5
INS Joaquín Bau
6. Combustibles: El petroli (I)
El petroli brut és constituït per una barreja d’hidrocarburs i conté també
quantitats petites de sofre, oxigen i nitrogen. El petroli brut no té aplicació
directa;se n’han de separar els components per destil·lació en les refineries.
Localització i extracció:
•Extracció natural. El petroli puja per sobrepressió.
•Extracció artificial s’injecta aigua a través dels tubs de la sonda,que
obliga el petroli a pujar a la superfície, o s’utilitzen bombes aspirants per
fer-ho.
Tractament in situ: Separació de cru i gas.
Transport: vaixells petroliers o oleoductes.
Tecnologia Industrial
F.Batalla 6
INS Joaquín Bau
7. Combustibles: El petroli (II)
Processos en una refineria:
•Destil·lació fraccionada: Elevar la
temperatura del cru i en una torre de
destil·lació separar els diferents
components.
•Craqueig: Procés químic de trencament
de les cadenes d’hidrocarburs en
components més lleugers (a elevades
temperatures i pressions en presència de
catalitzadors).
•Polimeritació: procés contrari al craqueig
(obtenció de benzines a partir de butà i
propà).
Tecnologia Industrial
F.Batalla 7
INS Joaquín Bau
8. Combustibles: El petroli (III)
Directament:
– Gas butà i gas propà, també anomenats gasos liquats del petroli (GLP).
– Èter de petroli, emprat com a dissolvent.
– Benzina, combustible per a motors d’explosió.
– Querosè, combustible per a motors d’aviació.
– Gasoil, combustible per a calefaccions i motors dièsel.
– Olis lubricants, utilitzats per lubricar.
– Ceres de parafines, per fabricar espelmes, llumins, lubricants, etc.
– Fuel, combustible per a centrals tèrmiques.
– Asfalt, emprat com a revestiment, antihumitat i, barrejat amb sorra, per
pavimentar terres.
Tractat en la indústria petroquímica.
– Plàstics.
– Fibres sintètiques, com ara el niló i el polièster.
– Detergents.
– Cautxú sintètic.
– Dissolvents i pintures.
– Insecticides, explosius i productes farmacèutics.
Tecnologia Industrial
F.Batalla 8
INS Joaquín Bau
9. Combustibles: El gas natural
El gas natural, tal com es troba a la natura, és format bàsicament per metà
(com a mínim, en el 70%) barrejat amb altres gasos, com ara l’età, el propà,
el butà, etc., en proporcions variables. Es troba formant bosses, sol o associat
amb el petroli, cobertes per capes impermeables que n’impedeixen la
propagació.
Transport:
•Gasoductes:Pressió entre 3,65 i 7,1.
•Vaixells metaners: Reducció del seu volum unes 600 vegades. Temperatura
–163 ºC.
•Xarxes de consum a diferents pressions.
Tecnologia Industrial
F.Batalla 9
INS Joaquín Bau
10. Combustibles: El gas natural
El gas natural, tal com es troba a la natura, és format bàsicament per metà
(com a mínim, en el 70%) barrejat amb altres gasos, com ara l’età, el propà,
el butà, etc., en proporcions variables. Es troba formant bosses, sol o associat
amb el petroli, cobertes per capes impermeables que n’impedeixen la
propagació.
Transport:
Gasoductes:Pressió entre 3,65 i 7,1. Reducció del seu volum unes 600 vegades.
Temperatura –163 ºC.
La distribució des de la planta als llocs de consum exigeix una xarxa de
canonades de
diferents pressions, en funció de la proximitat dels llocs de consum.
Tecnologia Industrial
F.Batalla 10
INS Joaquín Bau
11. L’energia nuclear (I)
El nombre de protons que un àtom d’un determinat
element té en el seu
nucli rep el nom de nombre atòmic de l’element, i es
representa per la
lletra Z.
El nombre de protons més el de neutrons d’un àtom rep
el nom de nombre
màssic o també massa atòmica, i es representa per la
lletra A.
Dels àtoms del mateix element que difereixen en el
nombre de neutrons
i, per tant, també en el nombre màssic, es diu que són
isòtops de l’element.
Tecnologia Industrial
F.Batalla 11
INS Joaquín Bau
12. L’energia nuclear (II): Reaccions de fusió
En les reaccions de fusió s’uneixen nuclis d’elements lleugers per formar nuclis
més pesants.
Són reaccions que desprenen molta energia. No obstant requereixen grans
quantitats d’energia per iniciar la reacció.S’escalfen les partícules a temperatures
del voltant de 100.106 C.
Tecnologia Industrial
F.Batalla 12
INS Joaquín Bau
13. L’energia nuclear (III): Reaccions de fissió
Les reaccions de fissió consisteixen a provocar la ruptura del nucli d’un àtom amb
l’impacte d’un neutró.
S’utilitza com a combustible nuclear un isòtop de l’urani U-235 (obtingut a partir
d’urani natural U-238 enriquit en plantes).
Tecnologia Industrial
F.Batalla 13
INS Joaquín Bau
