miércoles, 14 de marzo de 2012
lunes, 14 de noviembre de 2011
COMBUSTIBLES FOSILES
COMBUSTIBLES FOSILES
Proceden de restos vegetales y otros organismos vivos (como plancton) que
hace millones de años fueron sepultados por efecto de grandes cataclismos o
fenómenos naturales y por la acción de microorganismos, bajo ciertas
condiciones de presión y temperatura.
El carbón
El primer combustible fósil que ha utilizado el hombre es el carbón, y cuenta
con abundantes reservas. Representa cerca del 70% de las reservas
energéticas mundiales de combustibles fósiles conocidas actualmente, y es la
más utilizada en la producción de electricidad a nivel mundial. En España, sin
embargo, la disponibilidad del carbón es limitada y su calidad es baja.
Es una roca combustible sólido, con un alto contenido en carbono.
Carbón mineral: Procede de la transformación de grandes masas vegetales
provenientes del llamado período Carbonífero. Estos vegetales enterrados
sufrieron un proceso de fermentación en ausencia de oxígeno, debido a la
acción conjunta de microorganismos, presión y temperatura adecuados. A
medida que pasaba el tiempo, el carbón aumentaba su contenido en carbono,
lo cual incrementa la calidad y poder calorífico del mismo. Según este criterio,
el carbón se puede clasificar en:
- Turba: es el carbón más reciente. Tiene un porcentaje alto de
humedad (hasta 90%), bajo poder calorífico (menos de 2000 kcal/kg)
y poco carbono (menos de un 50%). Se debe secar antes de su uso.
Se encuentra en zonas pantanosas. Se emplea en calefacción.
- Lignito: poder calorífico menor de 7000 kcal/kg, con más de un 50 %
de carbono y mucha humedad (30%). Se encuentra en minas a cielo
abierto y por eso, su uso suele ser rentable. Se emplea en centrales
eléctricas.
- Hulla: tiene alto poder calorífico, más de 7000 kcal/kg y elevado
porcentaje de carbono (85%). Se emplea en centrales eléctricas y
fundiciones de metales.
- Antracita: es el carbón más antiguo, pues tiene más de un 90% de
carbono. Arde con facilidad y tiene un alto poder calorífico (más de
8000 kcal/kg).
Carbones artificiales: los más importantes son el coque y el carbón vegetal.
- Coque: se obtiene a partir del carbón natural. Se obtiene calentando
la hulla en ausencia de aire en unos hornos especiales. El resultado
es un carbón con un mayor poder calorífico.
- Carbón vegetal: se obtiene a partir de la madera.
Ventajas y del consumo de carbón
- Se obtiene una gran cantidad de energía de forma sencilla y cómoda.
- El carbón se suele consumir cerca de donde se explota. Se ahorran
costes de transporte.
Desventajas y del consumo de carbón
- Su extracción es peligrosa
- Al ser no renovable se agotará en el futuro.
- Su combustión genera problemas ambiéntales, especialmente si
contiene un índice elevado de azufre. Contribuye al efecto
invernadero y la lluvia ácida.
Aplicaciones
● El carbón es la mayor fuente de combustible usada para la generación
de energía eléctrica.
● El carbón es también indispensable para la producción de hierro y acero;
casi el 70 % de la producción de acero proviene de hierro hecho en altos
hornos con ayuda del carbón de coque.
El petróleo
Es un combustible natural líquido constituido por una mezcla de
hidrocarburos. Su poder calorífico oscila entre las 9000 y 11000 kcal/kg.
Procede de la transformación, por acción de determinadas bacterias, de
enormes masas de plancton sepultadas por sedimentos y, en determinadas
condiciones de presión y temperatura. Es, por lo tanto, un combustible fósil,
más ligero que el agua.
Estos depósitos se almacenan en lugares con roca porosa y hay rocas
impermeables (arcilla) a su alrededor que evita que se salga.
Transporte
- Oleoductos: tubos de acero protegidos de 80 cm de diámetro que
enlazan yacimientos con refinerías y puertos de embarque.
- Petroleros: buques cuyo espacio de carga está dividido por tabiques
formando tanques.
- Trasporte por ferrocarril y carretera: se emplea cuando ninguno de
los métodos anteriores es rentable. Emplea vagones o camiones
cisterna.
Refino del petróleo
El petróleo crudo carece de utilidad. Sus componentes deben separarse
en un proceso denominado refino. Esta técnica se hace en unas instalaciones
denominadas refinerías. Los componentes se separan en la torre de
fraccionamiento calentando el petróleo. En la zona más alta de la torre se
recogen los hidrocarburos más volátiles y ligeros y en la más baja los más
pesados.
Del refino del petróleo se extraen los siguientes productos, comenzando
por aquellos más pesados, obtenidos a altas temperaturas en la parte más baja
de la torre de fraccionamiento :
- Residuos sólidos como el asfalto: para recubrir carreteras.
- Aceites pesados: Para lubricar máquinas.
- Gasóleos: Para calefacción y motores Diesel.
- Queroseno: Para motores de aviación.
- Gasolinas: Para el transporte de vehículos.
- Gases: Butano, propano,… como combustibles domésticos.
Ventajas e inconvenientes del uso del petróleo
Ventajas:
- produce energía de forma regular con buen rendimiento.
- De él se obtienen diferentes productos.
Desventajas:
- Al ser no renovable, sus reservas disminuirán y su precio se
encarecerá.
- Es contaminante y contribuye al efecto invernadero y lluvia ácida.
- Su manipulación es peligrosa.
Combustibles gaseosos
Gas natural: Se obtiene de yacimientos. Consiste en una mezcla de gases que
se encuentra almacenada en el interior de la tierra, unas veces aisladamente
(gas seco) y en otras ocasiones acompañando al petróleo (gas húmedo). Su
origen es semejante al del petróleo, aunque su extracción es más sencilla.
Consiste en más de un 70% en metano, y el resto es mayoritariamente, etano,
propano y butano. Una vez extraído, se elimina el agua y se transporta
empleando diversos métodos.
Su poder calorífico ronda las 11000 kcal/ m3
Para su transporte se emplea:
- Gasoductos: Tuberías por las que circula el gas a alta presión, hasta
el lugar de consumo.
- Buques cisterna: En este caso, es necesario licuar primero el gas. De
este modo, el gas se transforma de forma líquida. Al llegar al destino
se regasifica.
Se emplea como combustible en centrales térmicas, para obtener gasolina y
como combustible doméstico e industrial.
El gas natural es la segunda fuente de energía primaria empleada en Europa
(representa un 20% del consumo) y está en alza. ¿Razones?
Su nivel de contaminación es bajo, comparado con otros combustibles y
produce energía eléctrica con alto rendimiento. El inconveniente está que
lugares de producción están lejos de Europa, por lo que se necesitan los
sistemas ya citados.
Gas ciudad o gas de hulla: Se principalmente a partir de la
destilación de la hulla. Se distribuye mediante tuberías hasta los
hogares. Poder calorífico: sobre 4000 kcal/m3. Es muy tóxico e
inflamable, por lo que tiende a sustituirse por el gas natural.
Gases licuados del petróleo o gases GLP: Son el butano y
el propano. Se obtienen en las refinerías y poseen un
poder calorífico que ronda las 25000 kcal/m3. Se
almacenan en bombonas a grandes presiones en estado
líquido.
Impacto ambiental del uso de los combustibles fósiles
Carbón
Tanto la extracción como la combustión del carbón origina una serie de
deterioros medioambientales importantes. El más importante es la emisión a la
atmósfera de residuos como el óxido de azufre, óxido de nitrógeno y dióxido de
carbono. Estos gases se acumulan en la atmósfera provocando los siguientes
efectos:
- efecto invernadero: el aumento del dióxido de carbono hace que la
radiación solar entra en la atmósfera atravesando el dióxido sin
dificultad; pero cuando el rayo reflejado en la tierra (que emite en
infrarrojos) intenta salir, es absorbido por la atmósfera. La
consecuencia es el aumento progresivo de la temperatura media.
- Lluvia ácida: provocado por los óxidos de azufre y nitrógeno. Estos
gases reaccionan con el vapor de agua y, en combinación con los
rayos solares, se transforman en ácidos sulfúrico y nítrico, que se
precipitan a la tierra en forma de lluvia. Deteriorando...
· Bosques: y la consiguiente pérdida de fertilidad de la
tierra.
· Ríos: dañando la vida acuática y deteriorando el agua.
· Patrimonio arquitectónico: pues ataca la piedra.
Petróleo
La extracción de pozos petrolíferos y la existencias de refinerías, oleoductos y
buques petroleros, ocasiona...
- Derrames: que afectan al suelo (pérdida de fertilidad) y al agua (que
afecta a la vida marina, ecosistemas costeros, ...)
- Influencia sobre la atmósfera: causando el efecto invernadero y la
lluvia por las mismas razones antes expuestas. Además, el monóxido
de carbono es sumamente tóxico.
Gas
Influencia sobre la atmósfera con efectos similares a los casos anteriores,
aunque en menor medida.
FORMA DE MANIFESTARSE LA ENERGIA
Formas de manifestarse la energía | Tipos | Definición | Formula |
Energía Mecánica (EM) | Cinética (Ec) Potencial (Ep) | Energía que surge del movimiento. Trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa dada hasta la velocidad que posee. Energía que mide la capacidad que tiene un objeto de realizar un trabajo en función exclusivamente de su posición | Ec =1/2mv2 m (masa) v (velocidad) Ep = m g h g (gravedad =9,81m/s2) EM = Ec + Ep |
Energía Eléctrica | |||
Térmica | Conducción Convección Radiación | Mecanismo de transferencia entre dos sistemas basado en el contacto directo de sus partículas, que tienden a igualar su temperatura. Propagación del calor mediante el movimiento de masa que experimentan los fluidos. Radiación electromagnética que se produce en la superficie de los cuerpos como consecuencia de la excitación térmica a la que son sometidos. La intensidad a la que se produce esta transferencia de calor depende fundamentalmente de la temperatura a la que se encuentre el cuerpo emisor y la naturaleza de las caras del cuerpo. | Q = l.s.(t1-t2)/d l(coeficiente de conductividad térmica, particular para cada material) s (superficie) t (temperatura) d (distancia que recorre el flujo de calor) Q = h.s.(t1-t2) h (coeficiente de transmisión por convección y depende de la característica de la pared y de la naturaleza, temperatura y velocidad del fluido) Q = x.Cn.s.(T14-T24) x (coeficiente de emisividad ) Cn (constante de Stefan-Bolzmann)=5,67.10-8 vatios/m2.K4 K (temperatura en kelvin) 0k = -273,15ºC |
El flujo de calor resultante (Q) se mide en vatios (w) | |||
Química | Reacción Química Combustión | Una reacción química es un proceso por el cual una o más sustancias ,llamadas reactivos, se transforman en otra u otras sustancias con propiedades diferentes llamadas productos. Características de las reacciones químicas: -Los productos tienes un aspecto totalmente diferente al que tenían los reactivos -Durante la reacción se desprende o absorbe energía (reacción exotérmica desprende energía – reacción endotérmica absorbe energía) -Se cumple la ley de conservación de la masa : la suma de la masa de los reactivos es igual a la suma de la masa de los productos Proceso químico por el cual una sustancia ,llamada combustible, reacciona con el oxigeno. En general es una reacción fuertemente exotérmica. Se desprende gran cantidad de luz y calor. | Reacción endotérmica 6 CO2 + 6 H2O +673 kcal gC6H12O6 + 6O2 Reacción exotérmica CH4+2 O2 gCO2+2 H2O + 213 kcal |
Radiante Electromagnética | Energía que poseen las ondas electromagnéticas (luz visible, ondas de radio, rayos ultravioletas, rayos infrarrojos ) cuya principal característica es que se propagan en el vacío sin necesidad de soporte material alguno. Se transmite por unidades llamadas fotones. La energía radiante se mide julios y el flujo radiante, energía radiada por unidad de tiempo (potencia), en vatios | ||
Nuclear | Fisión Fusión | Es la reacción nuclear que tiene lugar por la rotura de un núcleo pesado al ser bombardeado por neutrones de cierta velocidad. A raíz de esta división el núcleo se separa en dos fragmentos acompañado de una emisión de radiación, liberación de 2 ó 3 nuevos neutrones y de una gran cantidad de energía que se transforma finalmente en calor. Ocurre cuando 2 núcleos atómicos muy livianos se unen formando un núcleo atómico mas pesado con mayor estabilidad. Liberan tal cantidad de energía que se estudian formas para mantener la estabilidad y confinamiento de las reacciones. | E = m. c2 Ecuación de equivalencia de masa y energía (Teoría de la relatividad de Einstein) Fisión nuclear de un átomo de uranio-235  Reacción de fusión de deuterio y tritio (isótopos del hidrógeno)  |
TABLA DE UNIDADES
SISTEMA DE UNIDADES | |||||
MAGNITUDES BASICAS | FORMULA | SITEMA CEGESIMAL CGS | SISTEMA INTERNACIONAL SI | SISTEMA TÉCNICO ST | EQUIVALENCIAS |
Longitud | e | cm | m | m | 1m=100cm |
Masa | m | grm | kgm | utm | 1utm=9,81kgm=980grm |
Tiempo | t | s | s | s | |
MAGNITUDES DERIVADAS | |||||
Velocidad | v=e/t | cm/s | m/s | m/s | |
Aceleración | a=v/t | cm/s2 | m/s2 | m/s2 | |
Fuerza | f=ma | dyn | newton N | kgf ó kp | 1N=100000dyn-1kgf=9,80665 N |
Trabajo/ Energía | w=fe | ergio erg | julio J 1J = 1N.m | kilogrametro ó kilopondimetro | 1kgf.m=9,80665J 1erg= 10-7 J |
Potencia | p=w/t | erg/s | watio W | kgm/s | |
Otras equivalencias | 1cv=735,49875 W | 1cv=75kgm/s | |||
La locomotora de un tren de carga ejerce una fuerza de 60000 N sobre el tren mientras lo arrastra por una vía a 110 km/h . ¿Cuánto trabajo realizara en un recorrido de 735 km? ¿Qué potencia consumira en todo el recorrido? Expresalo en cv.
W = F . d W = 60.103N . 735.103m W = 441.108 N.m W = 441.108 Julios
P = W . t 110 km ______ 1 h P = 441.108 j. 24048 s
735 km ______ t h t =6,68 h P = 10605.1011 W
t=24048 s
1CV = 735,49875 W P = 10605.1011/ 735,49875
P = 14418.108 CV
Suscribirse a:
Entradas (Atom)