Utilizacion De Carburantes Solidos

INTRODUCCIÓN

El carbón fue el primer combustible mineral que la humanidad comenzó a explotar industrialmente. Se produce a lo largo de decenas de millones de años por la descomposición anaeróbica de plantas y árboles, al ser cubiertos por el agua y luego sepultados por sedimentos.

Primero se forma la turba en los pantanos, luego por compresión y aumento de la temperatura (100° C) la turba va perdiendo los elementos volátiles, como el agua, y lentamente se transforma en lignito, un carbón mineral blando donde todavía se pueden reconocer formas vegetales, con entre un 60% y 75% de carbono y un poder calórico bajo (entre 10 y 20 MJ/kg) (Wikipedia). Si la mineralización continúa aparece la hulla, con entre un 45% y un 85% de carbono.

Finalmente, tras unos 250 millones de años de presiones subterráneas y altas temperaturas, se forma la negra y brillante antracita, que tiene hasta un 95% de carbono. Es de difícil ignición aunque de un alto poder calórico con entre 23 y 33 MJ/kg.

Para utilizar la energía atrapada en el carbón para producir electricidad, se pulveriza y quema en hornos que calientan estanques de agua que es transformada en vapor. Este vapor es posteriormente utilizado para hacer girar turbinas conectadas a generadores de electricidad.

El carbón vegetal es un cierto tipo de medio quemado madera. La gente usa carbón para el fuego porque quema más caliente y más limpio que el de la madera (con menos humo), y más lentamente. Su casa se mantiene más limpio.

La gente ha estado haciendo carbón desde alrededor de 4000 aC , tanto en China, y Asia Occidental . Lo hicieron generalmente por acumulación de madera y cubrirla con tierra humedecida, y luego encender la leña en el fuego, de modo que se quemó muy lentamente sin mucho oxígeno . El mejor carbón proviene de la quema de madera dura como el roble o haya. El resultado es principalmente carbono , como el carbón.

OBJETIVOS

GENERALES:

• Definir el hidrocarburo del carbón como de gran utilidad para la sociedad.

• Explicar como el carbono ha ayudado a la industria brindando energía, electricidad.

• Promover una cultura del conocimiento a los estudiantes sobre el carbono.

ESPECÍFICO:

• Difundir en parte como la tecnología ha ido avanzando.

• Mostrar que la electricidad por medio del carbono ha sido remplazada.

RESUMEN

El carbón o carbón mineral es una roca sedimentaria de color negro, muy rica en carbono, utilizada como combustible fósil. La mayor parte del carbón se formó durante el período Carbonífero (hace 359 a 299 millones de años). No es un recurso renovable.

El carbón se origina por la descomposición de vegetales terrestres que se acumulan en zonas pantanosas, lagunares o marinas, de poca profundidad.

Comienza una lenta transformación por la acción de bacterias anaerobias, un tipo de microrganismos que no pueden vivir en presencia de oxígeno.

Posteriormente pueden cubrirse con depósitos arcillosos, lo que contribuirá al mantenimiento del ambiente anaerobio, adecuado para que continúe el proceso de carbonificación.

Tipos de carbón dentro de los cuales tenemos antracita, carbón bituminoso bajo en volátiles, carbón bituminoso medio en volátiles, carbón bituminoso alto en volátiles, carbón sub-bituminoso, lignito, turba.

Aplicaciones

Evolución del consumo mundial de carbón 1984-2004.

El carbón suministra el 25% de la energía primaria consumida en el mundo, sólo por detrás del petróleo. Además es de las primeras fuentes de energía eléctrica, con 40% de la producción mundial (datos de 2006). Las aplicaciones principales del carbón son:

Generación de energía eléctrica. Las centrales térmicas de carbón pulverizado constituyen la principal fuente mundial de energía eléctrica. En los últimos años se han desarrollado otros tipos de centrales que tratan de aumentar el rendimiento y reducir las emisiones contaminantes, entre ellas las centrales de lecho fluido a presión. Otra tecnología en auge es la de los ciclos combinados que utilizan como combustible gas de síntesis obtenido mediante la gasificación del carbón.

Coque. El coque es el producto de la pirólisis del carbón en ausencia de aire. Es utilizado como combustible y reductor en distintas industrias, principalmente en los altos hornos (coque siderúrgico). Dos tercios del acero mundial se producen utilizando coque de carbón, consumiendo en ello 12% de la producción mundial de carbón (cifras de 2003).

Siderurgia. Mezclando minerales de hierro con carbón se obtiene una aleación en la que el hierro se enriquece en carbono, obteniendo mayor resistencia y elasticidad. Dependiendo de la cantidad de carbono, se obtiene:

Hierro dulce: menos del 0,2 % de carbono.

Acero: entre 0,2% y 1,2% de carbono.

Fundición: más del 1,2% de carbono.

Industrias varias. Se utiliza en las fábricas que necesitan mucha energía en sus procesos, como las fábricas de cemento y de ladrillos.

Uso doméstico. Históricamente el primer uso del carbón fue como combustible doméstico. Aún hoy sigue siendo usado para calefacción, principalmente en los países en vías de desarrollo, mientras que en los países desarrollados ha sido desplazados por otras fuentes más limpias de calor (gas natural, propano, butano, energía eléctrica) para rebajar el índice de contaminación.

Carboquímica. La carboquímica es practicada principalmente en África del Sur y China. Mediante el proceso de gasificación se obtiene del carbón un gas llamado gas de síntesis, compuesto principalmente de hidrógeno y monóxido de carbono. El gas de síntesis es una materia prima básica que puede transformarse en numerosos productos químicos de interés como, por ejemplo:

Amoniaco

Metanol

Gasolina y gasoleo de automoción a través del proceso Fischer-Tropsch (proceso químico para la producción de hidrocarburos líquidos a partir de gas de síntesis, CO y H2)

Petróleo sintético. Mediante el proceso de licuefacción directa, el carbón puede ser transformado en un crudo similar al petróleo. La licuefacción directa fue practicada ampliamente en Alemania durante la Segunda Guerra Mundial pero en la actualidad no existe ninguna planta de escala industrial en el mundo.

Estas dos últimas aplicaciones antiguas son muy contaminantes y requieren mucha energía, desperdiciando así un tercio del balance energético global. Debido a la crisis del petróleo se han vuelto a utilizar.

HIPÓTESIS

• La combustión del carbón ha sido una de las primeras fuentes de energía para la locomoción de un medio de transporte como el tren, ya que libera una gran energía en forma de calor.

MARCO TEÓRICO

Al examinar un trozo de carbón se observa una masa heterogénea; algunas fajas de aspecto mate y otras brillantes, separadas a la vez por venas de estéril.

Los componentes principales del carbón son: vitreno, clareno, dureno y fuseno.

1. Vitreno: Es la parte negra, brillante y quebradiza del carbón.

2. Clareno: Es negro y brillante, pero en menor cantidad que el vitreno.

3. Dureno: Es el componente mate, gris oscuro, duro y resistente.

4. Fuseno: Es la parte negra, blanda y polvorosa que tiende a romperse. No es coquizable, por lo cual perjudica el poder aglomerante del carbón.

Contenido de Cenizas: El carbón recién extraído de la mina, se compone de una sustancia carbonosa unida a componentes inorgánicos y una cantidad variable de materias terrosas en estado libre. Es posible clasificar las impurezas en constituyentes y separables, las primeras son aquellas íntimamente mezcladas con el carbón, que pueden considerarse como formando parte de su composición, mientras que las segundas se pueden eliminar mecánicamente.

La distribución de componentes inorgánicos que no son visibles a simple vista, se localizan por medio de rayos X, pues el carbón como materia orgánica, resulta transparente a estos rayos, mientras la materia inorgánica (ceniza) resulta opaca.

Estos componentes se pueden encontrar en varias formas:

• En venas de estéril, que separan el carbón en capas, por las que se rompe con facilidad.

• En masas de pirita formando nódulos, o bien como escamas brillantes.

• En tabiques blancos perpendiculares al plano estratificación y que se componen de carbonatos de cal y de magnesia.

El contenido de ceniza es el material incombustible del carbón, en formas de materias minerales en el crecimiento de los vegetales iniciales, materia¬les extraños que penetraron en la yeta durante su formación o rocas atrapadas durante el proceso de extracción. Entre las materias minerales están las que existían en la sustancia vegetal originaria, las que fueron transportadas por las aguas en la formación e intercaladas entre la sustancia vegetal en descomposición y aquellas materias extrañas.

La ceniza es la materia inerte del carbón, cuyo exceso rebaja el poder calorífico y diminuye, por tanto, su valor.

Los constituyentes de la ceniza y sus temperaturas de fusión son de máxima importancia para el diseño de las calderas. Las temperaturas de fusión de las cenizas controlan

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