ASESOR EVALUADOR

ING. WILLIAM RUBERVELAZQUEZ

TERMODINAMICA

FUENTES DE ENERGÍANO RENOVABLES

Fuentes de energía no renovables

CarbónEs una sustancia ligera, de color negro, que procede de la fosilización de restos orgánicos vegetales. Existen 4 tipos: antracita, hulla, lignito y turba.

El carbón se utiliza como combustible en la industria, en las centrales térmicas y en las calefacciones domésticas.

Gas naturalSuele encontrarse formando una capa o bolsa sobre los yacimientos de petróleo. Está compuesto, fundamentalmente, por metano (CH4).

El gas natural es un buen sustituto del carbón como combustible, debido a su facilidad de transporte y elevado poder calorífico y a que es menos contaminante que los otros combustibles fósiles.

Combustibles fósiles

Combustiblesfósiles

Carbón

Petróleo

Gases combustibles

Gas natural, butano,

propano…

Son sustancias originadas por la acumulación, hace millones de años, de grandes cantidades de restos de seres vivos en el fondo de lagos y otras cuencas sedimentarias.

Petróleo

Es una sustancia líquida, menos densa que el agua, de color oscuro, aspecto aceitoso y olor fuerte, formada por una mezcla de hidrocarburos.

Tiene muchísimas aplicaciones, entre ellas: gasolinas, gasóleo, abonos, plásticos, explosivos, medicamentos, colorantes, fibras sintéticas, etc.Se emplea también en las centrales térmicas como combustible, en el transporte y en usos domésticos.

PETROLEO

EL PETROLEO ES UNA SUSTANCIA COMPUESTA DE HIDROCARBUROS DE COLOR

OSCURO Y OLOR FUERTE, MAS LIGERO QUE EL AGUA.

EL PETROLEO ES DE ORIGEN FOSIL FRUTO DE LA TRANSFORMACION DE MATERIA

ORGANICA

EL PETROLEO ES UN RECURSO NO RENOVABLE PUESTO QUE LO QUE HAY EN LA TIERRA, ES TODO LO QUE NOS

QUEDA

EL PAIS MAS PETROLERO ES VENEZUELA, CONLA QUINTA PARTE DE LAS

RESERVAS DE PETROLEO

SE ENCUENTRA EN YACIMIENTOS SUBTERRANEOS DE LOS ESTRATOS

SUPERIORES DE LA CORTEZA TERRESTRE

SE UTILIZA PRINCIPALMENTE PARA CREAR COMBUSTIBLE, PERO TAMBIEN SE USA PARA CREAR CALZADOS, DETERGENTES, PINTURAS, PLASTICOS, FIBRA SINTETICA, ENTRE OTRAS

COSAS.

Rusia Irán

Arabia

Saudí

México

Nigeria Lib

ia

Venezuela Ira

k

Reino UnidoEgip

to

Argelia

Azerbayán

Camerún

Siria

Noruega

AngolaTúnez

Gabón

0

2000

4000

6000

8000

Procedencia del petróleo crudo importado en España en 2009

Mile

s de

Tone

lada

s de

crud

o

PETRÓLEO• La palabra petróleo

significa “Aceite de piedra” o “Aceite de roca” y por tal nombre se entiende la mezcla de hidrocarburos saturados en estado sólido, líquido o gaseoso que se encuentran en yacimientos naturales.

• El petróleo ha sido la principal fuente de energía en este siglo. Hasta el ano 1960, mas del 55% de la demanda mundial de energía era cubierta por el petróleo. Hoy, a pesar de los grandes esfuerzos realizados para utilizar otras fuentes alternativas de energía, todavía el petróleo cubre casi el 40% de la demanda mundial de energía primaria.

• La industria petroquímica creció espectacularmente en la segunda mitad del siglo pasado, al fijar los productos derivados del petróleo como fuente de multitud de productos químicos orgánicos, mas de tres mil.

Las 20 mayores compañías petroleras mundiales1 Exxon mobil 11 Gazprom

2Royal Dutch

Shell 12 Valero Energy3 BP 13 Statoil4 Chevron 14 Petrobras5 Total 15 Lukoil

6 ConocoPhilips 16 Repson YPF7 Sinopec 17 Petronas

8China National

Petroleum 18 Marathon Oil9 ENI 19 Indian Oil

10 Pemex 20 Nippon Oil

MATERIAS PRIMAS DE PARTIDA

Petróleo Gas Natural Pizarras Bituminosas

PETRÓLEO• El petróleo es un compuesto formado mayoritariamente

por hidrocarburos. Es un combustible orgánico y de origen fósil creado a través de la transformación de materia orgánica procedente de zooplancton y algas, que se acumuló en grandes cantidades en los fondos marinos. Este proceso se lleva a cabo sin oxigeno y que posteriormente enterrados bajo pesadas capas de sedimentos.

GAS NATURAL

• El gas natural es un hidrocarburo gaseoso, realmente una mezcla de gases, formado principalmente por metano y una proporción variable de nitrógeno, dióxido de carbono, etano, propano, butano, mercaptanos y trazas de hidrocarburos mas pesados. Estos componentes varían en función de los yacimientos en los que se encuentre.

PIZARRAS BITUMINOSAS

• Las pizarras bituminosas son rocas homogéneas, de grano fino, comúnmente de color negro azulado, opacas y tenaces que se separan con facilidad en hojas delgadas y planas. En ellas pueden distinguirse dos partes bien diferenciadas. Una parte inorgánica (60-80 % p/p) compuesta principalmente por arcillas, calizas, feldespatos y piritas y otra orgánica (10-30 % p/p) formada por largas cadenas de hidrocarburos (80-85 % C y 12-15 % H) junto a compuestos de oxigeno, nitrógeno y azufre.

ORIGEN DEL PETRÓLEO

ORIGEN VOLCÁNICO

• Se habría formado a partir de la actividad volcánica hace miles de años.

ORIGEN QUÍMICO

• El petróleo y el gas natural serían producto de la mezcla y reacción de una o varias sustancias minerales con el agua del mar.

ORIGEN ORGÁNICO

• El Petróleo y gas natural son combustibles fósiles que se habrían formado hace millones de años, por la acumulación de restos animales y vegetales que se fueron acumulando en el fondo del océano.

RESERVAS PETROLÍFERAS

COMPOSICIÓN ELEMENTAL

Elementos Masa (%)

Carbono (C) 84-87

Hidrogeno (H) 11-14

Azufre (S) 0-2

Nitrógeno (N) 0.2

DENSIDAD

Tipo de crudo Densidad en (g/cc) Densidad °API

Extrapesado > 1.0 10

Pesado 1.00-0.92 10.0-22.3

Mediano 0.92-0.87 22.3-31.1

Ligero 0.87-0.83 31.1-39

Superligero <0.83 >39

CONTENIDO DE AZUFRE

• Los compuestos de azufre reducen la calidad de los productos petrolíferos debido a su corrosividad y generación de gases contaminantes durante su combustión. Al crudo con alto contenido relativo de azufre (mayor al 0.5%w) se le conoce como crudo amargo y al de menor contenido, crudo dulce.

PUNTO DE ESCURRIMIENTO

• El punto de escurrimiento es la temperatura más baja expresada como múltiplo de 3°C (5°F), a lo cual se observa fluir la muestra cuando es enfriada bajo condiciones especificadas. Este parámetro da una idea del contenido de parafinas presente en la muestra: los naftenos tienen menor punto de fluidez y las parafinas mayor.

CLASIFICACIÓN POR BASEa. Base parafínica: Se encuentran generalmente en Pensilvana, West Virginia y centro de Estados Unidos.

b. Base nafténica: o cicloparafínicos: Generalmente contienen gran proporción de fracciones volátiles. Se encuentran generalmente en Perú, California y Golfo de México.

c. Base asfáltica: Contienen gran cantidad de azufre y una cantidad relativamente alta de alquitrán y asfalto. Se pueden encontrar en México, Venezuela, California y el Caribe.

d. Base mixta: Ciertos crudos tienen tan parejos los contenidos de nafta, parafinas y asfaltos que resulta imposible clasifcarlos en una sola de estas clases, ejemplos son: Kansas, Oklahoma y Texas.

CLASIFICACIÓN POR BASENingún crudo es realmente netamente nafténico, asfáltico o parafínico en su composición química, sino que contienen proporciones de los otros tipos, caracterizándose por la predominancia del compuesto en mayoría.La clasifcación de los crudos según el factor Kw se considera:

• Base parafínica: Kw > 12.2• Intermedio 12.2 ≥ Kw ≥ 1.45• Base nafténica 10.5≤ Kw< 1.5• Base aromática Kw< 10.5

PARAFINAS

Son alcanos saturados cuya estructura molecular es prácticamente lineal. Su formula química es CnH2n+2 , donde n>20

CH3 - CH2 - (CH2)R- CH3

Siendo R la longitud de la cadena, que varía aproximadamente de 17 a 57. Sus pesos moleculares están comprendidos entre los 280 y 840.

ISOPARAFINASSon hidrocarburos saturados (alcanos) en cuya estructura molecular predominan las cadenas ramificadas. Estas ramificaciones están principalmente constituidas por radicales lineales, C1-C6, o bien ciclos de 5 ó 6 carbonos.

El esquema que se presenta a continuación es una simplificación de la estructura química de estas moléculas, referido a radicales de tipo lineal.

PUNTO DE EBULLICIÓN• El punto de ebullición aumenta con el tamaño del

alcano porque las fuerzas intramoleculares atractivas (fuerzas de Van Der Waals y de London) son más efectivas cuanto mayor es la superficie de la molécula.

Parafinas

• En el caso de los alcanos ramificados, éstos presentan un punto de ebullición más bajo que el del los lineales con el mismo número de átomos de carbono. Esta diferencia se debe a que los alcanos ramificados son más compactos, con menos área superficial para las interacciones por fuerzas de London.

Iso parafinas

Isómeros C5 H12 Punto de ebullición

36.1°C

27.8°C

9.5°C

PUNTO DE FUSIÓN

El punto de fusión también aumenta con el tamaño del alcano por la misma razón. Los alcanos con número de carbonos impar se empaquetan peor en la estructura cristalina y poseen puntos de ebullición un poco menores de lo esperado.

La ramificación de un alcano da lugar a una estructura tridimensional sólida más compacta en la que las moléculas pueden empaquetarse más fácilmente, incrementando el punto de fusión.

SOLUBILIDAD Y DENSIDAD

Los alcanos son apolares, por lo que se disuelven en disolventes orgánicos apolares o débilmente polares. Se dice que son hidrofóbicos (repelen el agua) ya que no se disuelven en agua. En lo que se refiere a la densidad, cuanto mayor es el número de carbonos las fuerzas intermoleculares son mayores y la cohesión intermolecular aumenta, resultando en un aumento de la proximidad molecular y, por tanto, de la densidad.

SOLUBILIDAD Y DENSIDAD

OLEFINAS

Olefina es el término químico antiguo todavía muy utilizado en la industria para nombrar a los alquenos (denominación IUPAC)

Las olefinas son hidrocarburos que contienen al menos un enlace doble

PROPIEDADES FÍSICAS

Estado físico:

◦ Gases: etileno a butenos (C2 a C4)

◦ Líquidos: pentenos a 1-octadeceno (C5 a C18)

◦ Sólidos: Igual o superiores a C19

Densidad: de 0,63 a 0.79 g/cm3

• Insolubles en agua y solubles en la mayor parte de los disolventes orgánicos: Alcoholes, éteres e hidrocarburos aromáticos.

NAFTINAS (CICLOALCANOS)

• Los cicloalcanos son alcanos que contienen anillos de átomos de carbono. Muchos compuestos orgánicos presentes en la naturaleza son cíclicos, por ejemplo los monoterpenos, con 10 átomos de carbono, están presentes en muchas esencias de las plantas.

PROPIEDADES FÍSICAS

PUNTO DE EBULLICIÓN

DENSIDAD

COMPUESTOS AZUFRADOS

Energía nuclearEs la energía almacenada en el núcleo de los átomos, que se desprende en la desintegración de dichos núcleos.

Una central nuclear es un tipo de central eléctrica en la que, en lugar de combustibles fósiles, se emplea uranio-235, un isótopo del elemento uranio que se fisiona en núcleos de átomos más pequeños y libera una gran cantidad de energía, la cual se emplea para calentar agua que, convertida en vapor, acciona unas turbinas unidas a un generador que produce la electricidad.

Las reacciones nucleares de fisión en cadena se llevan a cabo en los reactores nucleares, que equivaldrían a la caldera en una central eléctrica de combustibles fósiles.

Ventajas: Pequeñas cantidades de combustible producen mucha energía y las reservas de materiales nucleares son abundantes.

Inconvenientes: Las centrales nucleares generan residuos de difícil eliminación. El peligro de radiactividad exige la adopción de medidas de seguridad y control que resultan muy costosas.

ENERGÍA NUCLEAR Y SUS TRANSFORMACIONES:La energía nuclear es la que nace a partir de reacciones, las cuales se dan en los núcleos de determinados isotopos.

Transformaciones: Controlada y Descontroladora:• Controlada: La forma controlada es un reactor nuclea; se puede utilizar para la

obtención de energía en centrales nucleares.

• Descontroladora: Esta da lugar a los armamentos nucleares: Es decir es un explosivo de alto poder que utiliza la energía nuclear para: misiles balísticos intercontinentales, los misiles balísticos submarino y parte de la infraestructura involucrada ya sea en su manejo y operación, etc.

USO DE CENTRALES NUCLEARES:

Entre las centrales nucleares y convencionales existe una gran y casi unica diferencia, la cual es su manera par generar el vapor y asi poder activar sus turbinas con el objetivo de producir electricidad.

Las centrales de uso nuclear producen electricidad aprovechando la energia que despenden los atomos de uranio cuando se produce la fisión (division del núcleo de un atomo) al ser bombardados con neutrones.

USO DE LA ENERGÍA NUCLEAR EN LA GUERRA:

El uso de la Energía Nuclear comenzó siendo utilizada como arma de guerra durante la segunda guerra mundial, donde los Nazis lanzaron la "bomba atómica".

Con el pasar del tiempo se han creado armas de destrucción masiva en base a esta energía, las cuales de ser utilizadas en una nueva guerra causarían graves cambios climáticos debido a la radiación que esta produce, dañando la atmosfera y produciendo consecuencias para los seres humanos.

USO DE LA ENERGÍA NUCLEAR :La energía nuclear ha generado grandes aportes a la humanidad, como también ha sido bastante perjudicial dependiendo del uso que se le de a esta.

En la medicina:En la medicina ha sido muy beneficiosa, ya que es usada para el tratamiento y la curación de diferentes enfermedades.Existen dos tipos de técnicas más relevantes.

• Gammagrafía ósea: se utiliza para evaluar enfermedades a los huesos y articulaciones, ya sea de origen tumoral, inflamatorio, degenerativo, metabólico o vascular.

• Gammagrafía con Galio: se utiliza para diagnosticar enfermedades inflamatorias o infecciosas activas y tumores.

USO DE LA ENERGÍA NUCLEAR EN LA SOCIEDAD:La energía nuclear a nivel social ha causado muchos desastres en la humanidad como la destrucción de flora y fauna, pero por otra parte, ha mejorado la calidad de vida y salvado muchas más.A pesar de que su descubrimiento se considere un gran avance en tanto a producción de energía, no es considerada una de las mejores opciones, ya que puede producir daños como por ejemplo contaminación masiva.Esta energía es una potente amenaza al medio ambiente debido a su radioactividad, pues estos gases causan enfermedades que pueden costar la vida.

ACCIDENTES NUCLEARES IMPORTANTES EN LA HISTORIA:En la historia de la energía nuclear ha habido numerosos incidentes. Los cuales han sido considerados los más graves teniendo en cuenta la INES (Escala Internacional de Eventos Nucleares)

La Escala Internacional de Eventos Nucleares (INES) han sido producidos en la central de:• Three Mile Island, en Pensilvania (EE UU) en 1979 y en

Chernóbil, en 1986, el peor accidente nuclear de la historia hasta ahora. Ambos se produjeron por fallas humanas.

• En España el peor accidente nuclear más grave ha sido el de la central de Vandellós I, en Tarragona

Energía nuclear de fisión

Se obtiene al bombardear, con neutrones a gran velocidad, los átomos de ciertas sustancias; algunos de estos neutrones alcanzan el núcleo atómico y lo rompen en dos partes. Se libera una gran cantidad de energía y algunos neutrones.

Estos neutrones pueden chocar contra otros núcleos, que se romperán produciendo más energía y más neutrones que chocarán contra otros núcleos. Esto es una reacción en cadena.

Para que esta reacción en cadena se produzca, es necesario usar sustancias que se desintegren fácilmente, es decir, sustancias radiactivas. Estas sustancias son muy peligrosas para el hombre si no se manejan con las precauciones adecuadas.

La sustancia más usada es el uranio-235, aunque también se usan el uranio-233 y el plutonio-239.

Energía nuclear de fusión

Será, probablemente, la fuente de energía del futuro. Es la misma reacción que produce la energía en las estrellas. El calor y la luz que nos llegan del sol se producen en reacciones de fusión nuclear.

En la fusión nuclear se unen átomos pequeños para formar otros de mayor tamaño. En el proceso se liberan grandes cantidades de energía, mucho mayores que en la fisión.

La sustancia más adecuada para fusionarse es el hidrógeno o alguno de sus isótopos para dar lugar a helio. La más adecuada es la fusión entre deuterio (hidrógeno-2) y tritio (hidrógeno-3).

Consumo por tipos de energía primaria durante 2009 y 2010

Fuente de energía

Consumo de energía primaria

(ktep) 2009

Consumo % 2009

Consumo de energía primaria

(ktep) 2010

Consumo % 2010

Petróleo 62.540 47,3 63.684 48,8

Gas natural 31.096 23,8 31.003 23,5

Nuclear 13.750 10,5 16.155 12,2

Carbón 10.550 8,1 8.463 6,4

GRACIAS

POR SU

ATENCIÓN