TECNOLOGÍA INDUSTRIAL
ÍNDICE 1. 2. 3. 4.
EL CARBÓN EL PETRÓLEO EL GAS NATURAL LAS CENTRALES TERMOELÉCTRICAS
1.- EL CARBÓN — Combustible sólido, negro, formado principalmente por C (también H, O, N,...). — Tipos de carbón:
— Carbones naturales — Turba. — Lignito. — Hulla. — Antracita. — Carbones artificiales — Coque. — Carbón vegetal.
1.1.- TIPOS DE CARBÓN — Carbones naturales
Proceden de la fermentación anaeróbica de grandes masas vegetales debido a la acción de microorganismos y las condiciones de P y T. En función de su contenido en C distinguimos: —Turba: — — —
—
Es el de mas reciente formación. Es el de menor contenido en C ⇒ menor poder calorífico. Tiene un alto contenido en agua (hasta 90%) ⇒ es necesario secarlo al aire para usarlo como combustible (40%). Se emplea como combustible en calefacciones.
Carbones naturales (continuación) — Lignito: —
—
— — —
Se encuentra en yacimientos poco profundos ⇒ costes de explotación relativamente bajos. Tiene un contenido en agua bastante alto (hasta 50%) ⇒ es necesario secarlo antes de usarlo como combustible. El contenido en C es mayor que la turba Bajo poder calorífico aunque mayor que la turba. Se emplea como combustible en calefacciones domesticas e industriales y producción de energía.
Carbones naturales (continuación) — Hulla: — — —
El contenido en C es mayor que la turba y el lignito. Buen combustible de alto poder calorífico. Se emplea: — — —
Para la fundición de metales. Para obtener energía eléctrica. Para obtener coque, alquitrán, gas ciudad, amoniaco y grafito por destilación seca (calentamiento en ausencia de aire).
Carbones naturales (continuación) — Antracita: — — — — —
El carbón mas antiguo Es el de mayor contenido en C. Tiene un alto poder calorífico. Es el tipo de carbón menos abundante. Se emplea: — — — —
Para calefacciones. Para obtener energía eléctrica. En la industria del cristal. Como reductor de los óxidos de metal(elimina el oxido obteniéndose el metal puro).
Carbones artificiales — Carbones artificiales — Coque: — —
— —
Se obtiene por destilación seca (calentamiento en ausencia de aire) principalmente de la hulla. Además se obtiene en este proceso gas ciudad, amoniaco y alquitrán.
Arde sin llama y es un buen combustible de alto poder calorífico. Se emplea: — —
Para la producción de hierro en altos hornos. En los hornos de fuego continuo.
Carbones artificiales (continuación) — Carbón vegetal: —
Se obtiene por destilación seca de la madera.
—
Es muy poroso (flota en el agua).
—
Se emplea principalmente como absorbente de gases en mascarillas antigás y bombas de vacío.
1.2.- EXPLOTACIÓN Y TRANSPORTE DEL CARBÓN Existen dos métodos. — Explotación a cielo abierto. — Yacimientos en la superficie o a escasa profundidad. — El carbón obtenido es de baja calidad. — Terminada la extracción se recubre el terreno para
minimizar el impacto medioambiental.
1.2.- EXPLOTACIÓN Y TRANSPORTE DEL CARBÓN (continuación)
— Laboreo subterráneo — Se utiliza cuando el carbón está a gran profundidad. — Se perforan pozos hasta la veta y galerías para su
extracción. — El carbón se extrae con vagonetas, elevadores o cintas transportadoras. — Importante una buena ventilación (grisú). — Limpio y triturado se transporta en tren, barco o camiones
Laboreo subterráneo
1.3.- PRODUCCIÓN MUNDIAL DE CARBÓN — Ver tabla del libro de texto.
1.4.- EL CARBÓN EN ESPAÑA — Los yacimientos mas importantes de hulla y antracita están en
Asturias y León. — Se emplea en — Centrales térmicas. — Obtención de hierro (siderurgia). — Industrias químicas y cementeras.
1.5.- VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL CARBÓN — Ventajas: — Obtenemos energía de forma regular. — Proporciona gran cantidad de energía. — Zonas de utilización cercanas a los yacimientos ⇒ Abaratamiento del transporte.
— Inconvenientes: — Extracción peligrosa. — Transporte caro obliga a utilizarlo junto a los yacimientos. — No renovable. — La combustión contamina el medioambiente.
1.6.- IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DEL CARBÓN — Sobre el suelo: — La explotación provoca impacto visual y destrucción de gran superficie de suelo. — Lluvia ácida afecta a la capa superficial de suelo. — Sobre el agua: — El agua del circuito de refrigeración de centrales térmicas se toma de mares y ríos y se devuelve caliente. Este agua tiene menos O2 ⇒ afecta a la vida animal y vegetal. — El agua procedente del lavado del carbón contamina el agua de ríos y mares.
1.6.- IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DEL CARBÓN (continuación) — Sobre la atmósfera: — La combustión del carbón provoca que se expulsen a la atmósfera: CO2 , vapor de agua, óxidos de azufre y óxidos de nitrógeno principalmente. — Efecto invernadero — — — —
Causado principalmente por el exceso de CO2, La radiación solar llega a la superficie de la Tierra en forma de ondas de frecuencia alta (traspasan la capa de CO2.) El calor que emite la Tierra (en forma de ondas de frecuencia mas bajas) es absorbido por el CO2, Esto provoca un calentamiento global del planeta ⇒ alteraciones climáticas importantes, aumento de los desiertos, deshielo de casquetes polares, elevación del nivel del mar,...
1.6.- IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DEL CARBÓN (continuación) — Lluvia ácida: —
—
—
Causada por los óxidos de azufre y nitrógeno procedentes de las impurezas del carbón. Estos óxidos reaccionan con el agua de lluvia y forman ácidos sulfúrico y nítrico. Estos ácidos — — — —
Contaminan el agua de ríos y mares. Destruyen el manto fértil del suelo. Destruyen bosques. Deterioran el patrimonio arquitectónico.
2.- EL PETRÓLEO — Combustible líquido, oleoso, pardo negruzco, formado por una mezcla de hidrocarburos. — Poder calorífico: 9000-11000 Kcal/kg. — Proceden de la transformación en ausencia de aire de grandes masas de plancton debido a la acción de bacterias bajo capas de sedimentos en cuencas marítimas próximas a la costa. — Se encuentra en bolsas, por regla general junto con gases y agua salada.
2.1.- PROSPECCION, EXPLOTACION Y TRANSPORTE DEL PETROLEO. — Prospección del petróleo Es la investigación de acumulaciones de petróleo de valor comercial. La prospección acaba con una perforación de exploración.
2.1.- PROSPECCION, EXPLOTACION Y TRANSPORTE DEL PETROLEO (continuación).
— Explotación del petróleo La perforación del yacimiento puede realizarse mediante dos métodos:
— Método de percusión: consiste en romper la roca con una
sonda de acero que se eleva y desciende continuamente. Hay que sacar los fragmentos de roca periódicamente introduciendo una cuchara. Se utiliza este método en pozos de poca profundidad. La velocidad de perforación es lenta (20-30 m/día). — Método de rotación: se emplea una broca en forma de cola de milano, que va en el interior de una columna de tubos de acero, que gira a gran velocidad. Es un método rápido de perforación.
2.1.- PROSPECCION, EXPLOTACION Y TRANSPORTE DEL PETROLEO (continuación).
— Extracción del petróleo Después de perforado el pozo, se extrae el petróleo por uno de estos métodos: — Flujo natural: el petróleo brota debido a la presión
ejercida por el agua y los gases del yacimiento. — Extracción mediante bomba hidráulica o eléctrica. — Inyección de gas por debajo del nivel del petróleo. — Bombeo mecánico o mediante varillas: consiste en succionar el petróleo mediante un sistema cilindro embolo movido por un sistema de rotación por excéntrica.
2.1.- PROSPECCION, EXPLOTACION Y TRANSPORTE DEL PETROLEO (continuación).
— Transporte del petróleo Antes de su transporte el crudo se conduce a dos depósitos: en uno se extrae el gas que contenga y en el segundo el agua. El petróleo se transporta de distintas formas:
— Oleoductos: tubos de acero en superficie o enterrados.
Van desde las refinerías o yacimientos hasta puertos de embarque o grandes centros de consumo. — Petroleros: transportan la carga dividida en tanques separados. — Transporte por ferrocarril o carretera: se usan vagones o camiones cisterna si el oleoducto no es rentable.
2.2.- APLICACIONES DEL PETROLEO. — Para que sea útil el crudo se debe someter a un proceso de refino en las refinerías. — En las refinerías se realiza una destilación fraccionada del petróleo. — — — — — —
Se calienta el petróleo a unos 360º. Los gases obtenidos se van enfriando a medida que ascienden por una torre de fraccionamiento. Los líquidos procedentes de los gases condensados se recogen en bandejas y se pasan a depósitos. Desde abajo hasta arriba, se recogen los líquidos de punto de ebullición progresivamente decreciente. En el fondo de la torre quedan los aceites pesados que no se evaporan. A la parte superior de la torre llegan los gases que se licuan a temperatura ambiente.
2.2.- APLICACIONES DEL PETROLEO (continuación). — Craking. Proceso de calentamiento de una mezcla de hidrocarburos por encima de su tª de ebullición para romper las moléculas y obtener otras más sencillas. (Ej. Obtener gasolina del gasoil). — Polimerización. Unión de moléculas ligeras (generalmente de hidrocarburos gaseosos) para obtener un hidrocarburo más complejo (gasolina).
2.2.- APLICACIONES DEL PETROLEO (continuación). — Productos del petróleo:
— Sustancias petroquímicas: productos obtenidos del petróleo son la
base para fabricar plásticos, fibras sintéticas (nailon, poliéster, fibras acrílicas,…), pinturas, disolventes, medicamentos, insecticidas,… — Combustibles líquidos: gasolina (motores de explosión), gasoil (motores diesel), queroseno (motores a reacción de aviones) y fuel (centrales térmicas). — Combustibles gaseosos: —
— —
Gas ciudad: mezcla de gases combustibles (hidrógeno, metano etileno, monóxido de carbono, dióxido de carbono, oxigeno). Ha sido sustituido por el gas natural. Gas natural y mezclas de éste con propano, butano y aire. Gases licuados del petróleo GLP: se almacenan y transportan en bombonas y tanques en estado líquido.
2.3.-VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL USO DEL PETRÓLEO — Ventajas: — Proporciona energía de forma regular y con buen
rendimiento. — Se obtienen muchos productos.
— Inconvenientes: — Energía no renovable. — Los gases derivados de la combustión contaminan. — Riesgo de accidentes en refinerías y plataformas
petrolíferas, así como en su transporte.
3.- EL GAS NATURAL — Es una mezcla de gases, incolora y muy inflamable. — Está formado metano principalmente (>70%), etano, propano y butano. — Se obtiene del interior de la tierra, a veces acompañando al petróleo. — Su origen es semejante al petróleo. — Los métodos de prospección son similares a los del petróleo. — La extracción del gas se hace por flujo natural. — Una vez extraído se le purifica (se elimina el agua, el petróleo si lo hay, productos sulfurosos,)
3.- EL GAS NATURAL (continuación) — Transporte del gas natural: — Mediante gaseoductos: son tuberías por las que circula el gas a alta presión. — Mediante buques y camiones cisterna: es necesario
licuar primero el gas.
3.1.-APLICACIONES DEL GAS NATURAL — Combustible domestico e industrial. — Combustible en centrales térmicas. — Materia prima en la industria petroquímica. — Materia prima para la obtención de gasolina. — Combustible en programas de cogeneración.
3.3.-IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DEL PETRÓLEO Y EL GAS NATURAL — Sobre el suelo: — La explotación provoca impacto visual y destrucción de superficie de suelo provocado por pozos, refinerías, oleoductos y gaseoductos,... — Derrames de petróleo y sus derivados. — Sobre el agua: — El agua del circuito de refrigeración de centrales térmicas se toma de mares y ríos y se devuelve caliente. Este agua tiene menos O2 ⇒ afecta a la vida animal y vegetal. — Vertidos de las refinerías y petroleros en la carga y descarga. — Accidentes de petroleros y en refinerías.
3.3.- IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DEL PETROLEO Y EL GAS NATURAL (continuación)
— Sobre la atmósfera: — La combustión del petróleo principalmente, provoca que se expulsen a la atmósfera: — — — —
CO2 ,principal responsable del efecto invernadero. CO, muy toxico. Procede de la combustión incompleta del carbono en los motores de explosión. Hidrocarburos (HC), procedentes de motores y refinerías. Óxidos de azufre y de nitrógeno, causantes de la lluvia ácida.
3.3.- IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DEL PETROLEO Y EL GAS NATURAL (continuación)
— Medidas correctoras — Incorporar catalizadores en los coches para reducir al emisión de gases. — Utilizar filtros y catalizadores en las instalaciones de combustión. — Tratar las aguas de refrigeración en las centrales térmicas. — Establecer las medidas de seguridad adecuadas para que no se produzcan accidentes. — Sustituir los combustibles fósiles por otras fuentes de energía mas limpias.
4.- CENTRALES TERMICAS. — Transforman la energía térmica o calorífica procedente de la combustión de los combustibles fósiles en energía eléctrica. — Funcionamiento. — Si el combustible es carbón se transporta mediante cinta hasta una tolva, desde donde pasa a un molino que lo tritura. El polvo se mezcla con aire precalentado y se introduce en la caldera.
4.- CENTRALES TERMICAS (continuación) — Funcionamiento (continuación). — Si el combustible es fuel se conduce desde los depósitos
hasta la caldera, experimentando un calentamiento previo. — Si el combustible es gas natural, este se calienta y se conduce hasta la caldera desde los tanques de almacenamiento. — En la caldera se quema el combustible produciéndose energía térmica que convierte en vapor el agua que circula por los tubos que rodean las paredes de la caldera.
4.- CENTRALES TERMICAS (continuación) — El vapor, sobrecalentado, llega hasta las distintas
turbinas (para conseguir un máximo aprovechamiento energético del vapor). — — —
Turbinas de alta presión (paletas pequeñas). Turbinas de media presión. Turbinas de baja presión (alabes grandes).
— El giro de los alabes de las turbinas se transmite al rotor
de un generador, produciéndose la energía eléctrica que se transporta por las líneas de AT (previamente hay que elevar su V con transformadores)
4.- CENTRALES TERMICAS (continuación) — El vapor procedente de las turbinas se licua en el
condensador por medio de un circuito de refrigeración que utiliza agua de ríos o mares. El vapor condensado se devuelve mediante una bomba a la caldera. El agua del circuito de refrigeración se enfría en la torre de refrigeración mediante aire. — Los gases producto de la combustión (muy calientes) se aprovechan para precalentar el agua y el aire antes de su entrada en la caldera.
www.unesa.es ⇒ Funcionamiento de centrales eléctricas
