Gas Grisu

CONTENIDO

1. Composición del gas grisú

2. Origen del gas grisú

3. ¿Qué lo hace tan peligroso?

4. ¿Cómo se puede detectar?

5. ¿Qué pasó en este caso?

6. Reacción del grisú con el oxígeno del aire

7. Límites de concentración del metano en el aire entre los que el gas resulta explosivo

8. Concentración de gas en el macizo y desprendimiento durante la excavación

9. El concepto de desprendimiento específico de grisú

10. Extracción del gas asociado a yacimientos de carbón

11. Tipos de explotación del carbón con gas grisú

12. Minería subterránea

13. Métodos de drenado después del minado

14. Transporte del gas grisú en minas subterráneas

15. Recomendaciones

16. Conclusiones

INTRODUCCION

El aprovechamiento del gas metano de las minas de carbón en el mundo es una Realidad desde hace más de medio siglo. En los inicios del siglo XIX se inició la Explotación de las minas de carbón en Inglaterra y el gas extraído se utilizaba para iluminar la ciudad de Londres. En 1931 se perforó el primer pozo vertical para extraer el gas grisú en West Virginia, EE.UU. En el caso de Alemania, desde 1950 se inició la construcción de gasoductos para transportar el gas grisú, siendo su uso Principalmente para la generación de energía térmica y eléctrica.

El desarrollo de la tecnología de extracción del gas grisú en los EE.UU. ha sido muy notable, debido principalmente a la introducción en 1978 de una nueva Ley del Gas Natural que permitía a los productores de gas grisú recibir un mayor precio en comparación con el gas natural de fuentes convencionales; y de 1984 a 1992 se ofrecieron créditos fiscales a la producción de gas grisú. En el año 2005 en EE.UU. la producción de metano del gas grisú conformó cerca del 9.8% de la producción de gas natural no-asociado y el 7.4% de la producción total de gas natural y para el año 2007 la producción de gas no-asociado aumento 22 billones de pies cúbicos (EIA, 2009).

Existen diferentes técnicas de extracción del gas grisú, éstas dependen del tipo de Explotación de las vetas de carbón, donde se encuentra el gas metano. Las técnicas de explotación del carbón son a cielo abierto o subterráneo. La extracción del gas metano puede ser antes, durante o después del minado Una característica importante de la explotación de gas grisú son los grandes Volúmenes de agua que pueden llegar a producirse durante la vida de un pozo. La calidad se determina mediante el análisis del contenido químico que presenta, los elementos que se estudian son: Oxígeno disuelto, demanda bioquímica de oxígeno, hierro, magnesio y volumen de sólidos totales disueltos. El manejo del agua influye directamente en la explotación y producción de gas grisú.

1. Composición del gas grisú

Este gas se compone fundamentalmente de metano, aunque puede contener también dióxido de carbono, nitrógeno, hidrocarburos tipo etano, propano, etc... y otros gases como hidrógeno, helio y argón. La concentración de todos estos elementos que pueden entrar a formar parte del grisú depende en gran medida del proceso de formación del carbón y de la composición de la materia original a partir de la cual se forma. Asimismo, el gas migrado a través de la fracturación de un macizo rocoso puede modificar su composición inicial en función de las características de presión, temperatura y humedad a las que se vea sometida, así como por procesos tectónicos.

2. Origen del gas grisú

Normalmente, en las cuencas carboníferas el grisú se encuentra contenido en las propias capas de carbón y en las rocas encajantes, especialmente si éstas son porosas.

Su formación se debe al proceso geoquímico de transformación de los restos vegetales en antracita, hulla, lignito y turba. En este proceso se desprenden CO,H2y CH4 en cantidades que se estiman en cientos de metros cúbicos por tonelada de carbón. El CO2, se elimina por su actividad y solubilidad, el H2 se elimina por ser muy ligero y poseer una gran velocidad de difusión. El metano queda presente en el carbón en diferentes formas (adsorción, absorción, rellenando huecos y fisuras, etc.,..).

La formación del gas grisú en las capas de carbón puede dividirse en dos fases en una aproximación general:

• Fase bioquímica, en la que la materia orgánica se descompone, provocando el desprendimiento de grandes cantidades de metano hacia la superficie.

• Fase geoquímica, en la que los residuos de la etapa anterior se someten a presiones y temperaturas muy elevadas derivadas del recubrimiento geológico, lo que produce la aceleración de procesos químicos que generan grandes cantidades de metano que queda ocluido en el carbón formado.

Propiedades

Desde el punto de vista de la seguridad en las minas subterráneas de carbón, las propiedades más importantes del grisú son su inflamabilidad y su densidad y están dadas por el componente principal, el metano.

En cuanto a la inflamabilidad la mezcla de metano y aire es explosiva entre el 5% y el 15%, límite inferior de explosividad (LIE) y límite superior (LSE), respectivamente. Por encima del LSE y por debajo del LIE la mezcla no es combustible, por exceso de combustible y de aire, respectivamente. No obstante, las mezclas entre el 4 y 6 % pueden arder en presencia de llama desnuda, apagándose al retirarla. Y aquellas con concentración entre el 14 y el 16 % tienen el mismo comportamiento ante una llama, pero continúan ardiendo después de ser retirada.

Con respecto a la densidad, el metano es más ligero que el aire, con lo cual

puede flotar sobre él. En condiciones de baja velocidad de la ventilación, el grisú puede acumularse en las zonas más altas de las galerías en concentraciones inflamables. A altas velocidades el grisú se mezcla con el aire no siendo posible su separación posterior debido a la diferencia de densidades.

3. ¿Qué lo hace tan peligroso?

Se trata de un gas altamente inflamable que reacciona violentamente con oxidantes y halógenos. Así, cuando la mezcla de metano con la atmósfera del pozo se sitúa en niveles superiores al 5 %, la posibilidad de una deflagración es muy alta. En el caso de una mina, a este riesgos se suma el de la inhalación. Si se registran altas concentraciones en el aire, producen una deficiencia de oxígeno con riesgo de pérdida de conocimiento o muerte.

Los síntomas inmediatos son dolor de cabeza, mareo, debilidad, náusea, vómitos, descoordinación, aumento de la frecuencia respiratoria, pérdida de

conocimiento y finalmente asfixia.

4. ¿Cómo se puede detectar?

Siempre ha sido complicado, incluso actualmente, porque el comportamiento del grisú no es pautado. Antiguamente, los mineros bajaban a las galerías con un canario enjaulado. La muerte del ave era una señal de peligro. Actualmente los equipos para detectar las bolsas de grisú en España son avanzados y equiparables a los de otros países del entorno con carbón, como el Reino Unido o Alemania. A estos sistemas se les unen básicamente otros consistentes en la renovación permanente del aire en la mina, a través de ventilación controlada para evitar que la concentración de grisú pueda resultar letal.

5. ¿Qué pasó en este caso?

El grisú es un elemento consustancial a toda explotación carbonífera. Por ello, es básico contar con una ventilación adecuada que impida la concentración de este gas tan letal por encima del 5 %. Todo apunta a que el grupo de mineros afectado picaron en una zona donde había una bolsa de grisú que se liberó y los asfixió, sin darles ni tiempo a ponerse las mascarillas.

TIPOS DE PODER CALORÍFICO

En realidad, el poder calorífico de cada combustible tiene siempre el mismo valor, sin embargo, en la práctica común se han definido dos valores para cada uno de ellos, valores que se llaman poder calorífico superior (abreviadamente, PCS) y poder calorífico inferior (abreviadamente, PCI).

La mayoría de los combustibles usuales son compuestos de carbono e hidrógeno, que al arder se combinan con el oxígeno del aire formando dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O) respectivamente. Cuando se investigó científicamente el proceso de la combustión, se consideró que para el buen funcionamiento de las calderas donde se producía, era necesario que los gases quemados salieran por el conducto de humos a una cierta temperatura mínima para generar el tiro térmico necesario para un buen funcionamiento. Esta temperatura está por encima de los 100 ºC, por lo que el agua producida no se condensa, y se pierde el calor latente o calor de cambio de estado, que para el agua es de 2261 kilojulios (540 kilocalorías) por kilogramo de agua, por lo que se definió el poder calorífico inferior, para que las calderas tuvieran, aparentemente, unos rendimientos más alentadores.

Por ello, se usó la denominación poder calorífico superior para el calor verdaderamente producido en la reacción de combustión y poder calorífico inferior para el calor realmente aprovechable, el producido sin tener

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