Esquema de los distintos combustibles

TEMA 1

CARBÓN

• Es un combustible fósil, sólido, negro, formado a partir de grandes masas vegetales que quedaron acumuladas y experimentaron un proceso de transformación, llamado carbonización. 
• Su calidad varía según su contenido de carbono y éste es proporcional al tiempo de carbonización, el cambio producido en la transformación de madera a carbón y las variaciones de presión y temperatura a las que ha estado sometida. Por eso, los carbones de mayor calidad son los más antiguos.

Procesos de extracción y transporte

La obtención de carbón a partir de sus yacimientos naturales se hace de 2 formas:

• Explotaciones a cielo abierto: aprovechan todo el filón. Las máquinas excavadoras remueven hasta 100m de capa de tierra. Su inconveniente es el grave impacto paisajístico y medioambiental que genera el movimiento de tierras.
• Explotaciones subterráneas: son la principal forma de extracción. Alcanzan hasta 1200m de profundidad.  Se usan dos métodos de extracción:

• Método de Cámara y pilares: se abren túneles en el filón siguiendo dos direcciones perpendiculares dividiéndolo en bloques rectangulares de los cuales se extrae el carbón.
• Método de Frente largo: se excavan en el filón dos túneles paralelos y se unen mediante una galería perpendicular, llamada frente largo. El carbón se extrae de las paredes de la galería.

Tipos de carbones 

• Turba: es el más reciente. Se obtiene en lugares pantanosos. Es blando, marrón, mate, ligero de peso (poroso) y en él hay restos de plantas. Tiene el menor contenido en carbono (50%) y tiene un poder calorífico bajo (4000kcal/kg). Es poco usado por su poco poder calorífico y las impurezas que tiene.
• Lignito: se formó en las eras Terciaria y Secundaria. Es negruzco o pardo, blando, con aspecto de madera quemada y con brillo en algunos trozos. Su contenido en carbono es de 70% y su poder calorífico es 5000kcal/kg. Se usa fundamentalmente en centrales térmicas para conseguir energía eléctrica.
• Hulla: es el más usado como combustible. Se formó en la era primaria, durante el Carbonífero. Es negro lustroso, tiene un brillo nacarado en bandas brillantes y mates. Su contenido en carbono es 75-90%, y su poder calorífico 7000 kcal/kg. De la hulla se obtiene el carbón de coque, muy usado en la industria.
• Antracita: es el más antiguo y ha sufrido metamorfismo. Es duro, totalmente carbonizado, compacto, brillante nacarado y negro. Es el que contiene mayor contenido en carbono (95%) y su poder calorífico es mayor que 8000 kcal/kg.

Aplicaciones del carbón.

Se usa principalmente como:

• Agente reductor en la industria siderúrgica.
• Combustible para producir electricidad en las centrales térmicas.
• Combustibles en el sector doméstico.

PETRÓLEO

Es un aceite mineral natural pardo o negruzco, menos denso que el agua y de olor acre. Constituido por carbono e hidrógeno, combinados como hidrocarburos, pero podemos encontrar oxígeno, nitrógeno y azufre.

Yacimientos de petróleo y transporte

• El petróleo esta infiltrado en anomalías de estructura terrestre que permiten su acumulación sobre una capa impermeable, la cual impide su escape. Para localizarlo, hay que realizar un estudio geológico del terreno donde se emplean métodos magnéticos, gravimétricos y sísmicos, que consisten en la creación artificial de capos de ondas que sufren reflexiones y desvíos de su trayectoria según las características del terreno.
• Los yacimientos de petróleo suelen situarse entre un capa inferior de agua salada y otra superior de hidrocarburos gaseosos. Cuando se perfora y se alcanza la capa de petróleo, la presión de los gases que se encuentran sobre él obliga al petróleo a salir a la superficie.
• Con este procedimiento sólo es posible obtener un 25% del contenido de petróleo, suele inyectarse agua o gas para incrementar la presión y obtener hasta un 40%.

Proceso de Refino: transformación y aplicaciones 

• Una vez limpio de impurezas el petróleo puede ser usado como combustible con un P.C 9500-11000 kcal/kg.
•  Lo habitual es someterlo a un proceso de refino, llamado destilación fraccionada continua, que consiste en calentar el crudo hasta 400ºC y hacer pasar los vapores por la torre de fraccionamiento y a medida que el gas asciende por la torre y se enfría, se condensan diferentes productos:

• Residuos Sólidos: primer producto de la destilación. Compuestos por asfaltos, betunes y ceras. Se usan en la construcción de carreteras y para recubrimientos.
• Aceites pesados: se condensan a 360ºC. Por su viscosidad, se destinan a la lubricación de máquinas y motores, y a la obtención de otros productos (parafina, vaselina y extractos aromáticos). También se obtiene fuelóleo, que se emplea como combustible.
• Gasóleos: se condensan entre 250-350ºC, se emplean como combustible para calefacción y en los motores Diesel. Una parte de estos productos se somete a craqueo, que es romper las moléculas de los compuestos más pesados y obtener compuestos ligeros, como las gasolinas
• Queroseno: 280ºC. Se emplea como combustible en los motores de aviones.
• Gasolinas: mezcla de hidrocarburos líquidos y compuestos como azufre y nitrógeno. 20-160ºC. Es combustible en multitud de vehículos.
• Los Productos gaseosos que contiene el crudo no se condensan sino que se obtienen por la parte superior de la torre. Compuestos por hidrógeno, metano, propano y butano. Algunos son combustibles domésticos.

En general, el petróleo se usa como combustible, como materia prima básica en la industria petroquímica por polimerización.

GAS NATURAL

Es una mezcla de gases, principalmente metano (+70%) y otros como etano, propano, butano, nitrógeno, hidrógeno, dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno.

• Los yacimientos de gas natural son grandes embalsamientos bloqueados por rocas impermeables que están sometidos a fuertes presiones. Se distinguen entre el tipo de yacimiento en:

• Gas húmedo: aparece junto a las pequeñas cantidades de petróleo. Formado mayoritariamente por metano, etano, propano y butano.
• Gas seco: la ausencia de petróleo es total, formado por metano y etano, y un poco de hidrógeno y nitrógeno.

• Su transformación es mínima, se filtra y purifica, se eliminan los componentes pesados y se seca.
• Después de su extracción, el gas se almacena en grandes depósitos llamados gasómetros.
• Su mayor problema es el transporte, puede hacerse a través de gaseoductos o licuando primero el gas, que después se carga en estado líquido en un buque metanero y se regasifica en el destino. De ahí, se distribuyen por gaseoductos o como gas licuado, usando tecnología criogénica.

Aplicaciones

Se usa como combustible doméstico e industrial para proporcionar energía térmica en forma de calor, ya que es más limpio, más fácil de transportar y posee un alto poder calorífico. También como combustible para vehículos y materia prima en la industria petroquímica.  

OTROS COMBUSTIBLES GASEOSOS

Gas de Hulla: se obtiene de la destilación seca de la hulla. También llamado gas ciudad o gas de alumbrado. Compuesto por una mezcla de Hidrógeno, metano y monóxido de carbono. Gas muy inflamable y fuertemente tóxico.

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