I An traci\.aI Hulla

I\Taturales ..1

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LignitoTu!' ba

I Leña

r Coque} Carbón de leña-

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AglO1neradosArtificiales .(briquetas) . . - . .

. Los combustibles sólidos en general son abundantes y de co~to,: r~ducidoJ encontrándoselos Jistos para su utilizaciÓn Gl los natu-(:,~.,;:r.:~lesJpero todos Ueneilserias desventajas representadas princi-~i~i:ttp~lmente por su. elevado cos to de transporte y lnanipuleo' para.t;'::,i~egular el fuego y para elÜninar residuos y cenjzas. A veces re-j/;~:}qLiierencostosas parrillás y mecanismos de transporte si se quie~~:?,:::',evitar mano~_de obra para tales labores.

. , Algunos de estos combustibles pueden ser utilizados previa:'pulverización (polvo de carbón) con lo cual se eliminan muchos

:,': tnconveníentes, y se lnejora su eficiencia.

, .

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.Combustibles

líq~idos

r Na tura!

j1 ArtificialesI

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1.,

8.500 l~g cal/kg8.000 kg c'al/kg6.000, kg caJ/kg5.000. kg cal/kg3.500 kg cal/kg

.J

7.500 kg c'al/kg6.500 lrg cal/kg

Poder calorífico

{ Petróleo

( Naftasl'

K~erosene, Gas oil.J

1

Diesel oilFuel oilAlcohol

10.500 kg cal/kg

11.200 kg cal/kg ,

, 11.100 kg cal/kg10.900 kg cal/kg .10,.700 kg cal/kg10.300 kg cal/kg9.000 'kg cal/kg

Los COlllbustibles líquidos son de manipuleo más fácil y eco-, nón1Íco -(bombeo) y se introducen pulverizados en los hogares de

los hornos l11etalÚrgicos de fusión, forja' y tratamiento térmicoJJennitiendo f:~levadas ternperaturas y un satisfactorio control dela com,bustión. Con excepción del alcohol, que es de origen ve-' -getal, todos son derivados del petróleo. .

Poder calorífico

Con1bustiblesgGSeOS0S

r Natural

J ' . .

] Arlifici:1Ies

1

{ Gas natural 9.300 kg cal/ms

J

Gas de destilería 11.600 kg cal/msGas de agua, 2.500 kg .cal/mllGas de aire 1.000 kg .caljÍn.8 .

1

Gas mixto, 1.500 kg ~al/m8Gas de alto horno 900 kg cal/m~1 .

! Acetileno 13.000 kg cal/i:lls

15

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(El gas natural se extrae de los yacil'nientos "'petrolíferos;' elgas de destileria se "obtiene allí como producto gaseoso del proce-

'&amiento del petróleo; el ga~ de agua se obtiene haciendo actuarvapor de agua ~obre c.arbÓn a LOOOoC;el gas de aire se obtiene'hacien4o pasar aire. por c~rbón a 1.000°C; el, gas lnixto' es un.amezcla:de los dos anteriores; el gas de alto horno se obtiene eneste horno y lo VerelTIOS en el próximo capítulo; al 'acetileno loestudiaremos 'en el capítulo referente a soldaduras.)

Los combustib]es gaseosos se están ;:\plicando en forma cre-ciente en nuestro país, especialmente el gas natural (gas metano.: ' .--CII4) en calderas y hornos de forja y tratamiento térmico, aparte'de l~s apJicaciones clO111ésticas.'S,u alimentación es continua, re-quiriendo escasa rnano de obra; permite muy. buen control desu cOlnbustión y de temperaturas.

Carbón vegetal

El carbóri vegetal es un material combustible sólipo, frágil y poroso con un alto

contenido en carbono (del orden del 800/0). Se produce por calentamiento de

residuos vegetales, hasta temperaturas que oscilan entre 400 y 700 ac, en. ausenciade aire.

El poder calorífico del carbón vegetal oscila entre 29."000y 35.000 kJlkg, yes

muy superior al de la madera, que oscila entre 12.000 y 21.000 kJ/kg.

Hace un siglo, en zonas rurales era común ver la figura del carbonero, oficio

ahora en vías de extinción, cuyo trabajo consistía en cubrir totalmente enormes

pilas de leña con musgo y ramas tiernas. Luego prendía la leña (parte inferior),

y dejaba que se quemara durante días. Luego, subía hasta la cima de la pila y

pisaba.

Cuando la capa estaba estable y no temblaba, señal de que todo estaba

secado y endurecido, abría la pila y obtenía el apreciado combustible. Pero

muchos murieron al caer la pila, t0davía sin endurecer, lo cual convertía la

profesión en un oficio arriesgado.

Su trabajo se dividía en dos tareas: la tala de la madera y su transporte hacia la

zona de carboneo, y el montaje de las pilas y el control del proceso de

carbonización. El sueldo se repartía equitativamente entre estas dos tareasrealizadas.

Según su procedencia tenía diversos nombres: carbón de encina, cisco de

roble, picón, , cadauno de los cualestenía unaaplicacióncaracterística.

Uno de los lugares con tradición histórica en su elaboración es Santa Cruz de

Yanguas, un pequeño pueblo al Norte de Soria, España.

Carbón Mineral~.,--, , ~_....

El carbón o carbón mineral es una roca sedimentaria de color negro, muy rica

en carbono, utilizada como combustible fósil. La mayor parte del carbón se

formó durante el períodoCarbonífero (hace 190 a 345 millones de años).

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Formacaón del carbón.

El carbón se origina por la descomposición de vegetales terrestres, hojas,maderas, cortezas, y esporas, que se acumulan enzonaspantanosas, laaunares o marinas, de poca profundidad. Los vegetalesmuertos se van acumulando en el fondo de una cuenca. Quedan cubiertosde aQua y, por lo tanto, protegidos del aire que los destruiría. Comienza unalenta transformación por la acción de bacteriasanaerobias, un tipo demicroorganismosque no pueden viviren presencia de oxíaeno. Con el tiempose produce un progresivo enriquecimiento en carbono. Posteriormente puedencubrirse con depósitos arcillosos,lo que contribuiráal mantenimientodelambiente anaerobio, adecuado para que continúe el proceso decarbonificación. Los aeóloaos estiman que una capa de carbón de un metro deespesor proviene de la transformación por el proceso de diaaénesis de más dediez metros de limos carbonosos.

Los depósitos de carbón están frecuentemente asociados con el mercurio. Hayotra teoría que explica que el carbón se forma con emanaciones continuas degas metano en las profundidades de la tierra. feítareaueridal

En las cuencas carboníferas las capas de carbón están intercaladas con otrascapas de rocas sedimentarias como areniscas, arcillas, conglomerados y, enalgunos casos, rocas metamórficas como esQuistos y pizarras. Esto se debe ala forma y el lugar donde se genera el cqrbón.

Si, por ejemplo, un gran bosque está situado cerca del litora; :' el mar invade lacosta, el bosque queda progresivamente sumergido, por descenso delcontinente o por una transgresión marina, y los vegetales muertos y caídos seacumulan en la plataforma litoral. Si continúa el descenso del continente o lainvasión del mar, el bosque queda totalmente inundado. Las zonas emergidascercanas comienzan a erosionarse y los productosresultantes, arenas y arcillas, cubren los restos de los vegetales que se vantransformando en carbón. Si se retira el mar, puede desarrollarse un nuevobosque y comenzar otra vez el ciclo.

En las cuencas hulleras se conservan, tanto en el carbón como en las rocasintercaladas, restos y marcas de vegetales terrestres que pertenecen aespecies actualmente desaparecidas. El tamaño de las plantas y laexuberancia de la vegetación permiten deducir que el clima en el que se originóel carbón era probablemente clima tropical.

Tipos de carbón

Existendiferentes tipos de carbones minerales en función del grado decarbonificación que haya experimentado la materia vegetal que originó elcarbón. Estos van desde la turba, que es el menos evolucionado y en que lamateria vegetal muestra poca alteración, hasta la antracita que es el carbónmineral con una mayor evolución. Esta evolución depende de la edad delcarbón, así como de la profundidad y condiciones de presión, temperatura,

entorno, etc., en las que la materia vegetal evolucionó hasta formar el carbónmineral. '

El rango de un carbón mineral se determina en función de criterios tales comosu contenido en materia volátil, contenido en carbono fijo, humedad, podercalorífico, etc. Así, a mayor rango, mayor es el contenido en carbono fijo ymayor el poder calorífico, mientras que disminuyen su humedad natural y lacantidad de materia volátil. Existen varias clasificaciones de los carbonessegún su rango. Una de las más utilizadas divide a los carbones de mayor amenor rango en:rcita reaueridal .

El Antracita

11 Bituminoso bajo en volátiles" Bituminoso medio en volátiles" Bituminoso alto en volátiles" Sub-bituminosoB LiQnito

" Turba

La hulla es un carbón mineral de tipo bituminoso medio y alto en volátiles.

Aplicaciones

El carbón suministra el 25% de la energía primaria consumida en el mundo,sólo por detrás del petróleo. Además es de las primeras fuentes de energíaeléctrica, con 40% de la producción mundial (datos de 2006). Las aplicacionesprincipales del carbón son:

1. Generación de enerQía eléctrica. Las centrales térmicas de carbónpulverizado constituyen la principal fuente mundial de energía eléctrica.En los últimos años se han desarrollado otros tipos de centrales quetratan de aumentar el rendimiento y reducir las emisionescontaminantes, entre ellas las centrales de lecho fluido a presión. Otratecnología en auge es la de los ciclos combinados que utilizan comocombustible gas de síntesis obtenido mediante la gasificación delcarbón.

2. Coaue. El coque es el producto de la pirólisis del carbón en ausencia deaire. Es utilizado como combustible y reductor en distintas industrias,principalmente en los altos hornos (coque siderúrgico). Dos tercios delacero mundial se producen utilizando coque de carbón, consumiendo enello.12% de la producción mundial de carbón (cifras de 2003).

3. SiderurQia. Mezclando minerales de hierro con carbón se obtiene unaaleación en la que el hierro se enriquece en carbono, obteniendo mayorresistencia y elasticidad. Dependiendo de la cantidad de carbono, seobtiene:

1. Hierro dulce: menos del 0,2 % de carbono

2. Acero: entre 0,2% y 1,2% de carbono

3. Fundición: más del 1,2% de carbono4. Industrias varias: Se utiliza en las fábricas que necesitan mucha energía

en sus procesos, como las fábricas de cemento y deladrillos.5. Uso doméstico. Históricamente el primer uso.del carbón fue como

combustible doméstico. Aún hoy sigue siendo usado para calefacción,principalmente en los países en vías de desarrollo, mientras que en lospaíses desarrollados ha sido desplazados por otras fuentes más limpiasde calor (gas natural, propano, butano, enerQía eléctrica) para rebajar elíndice de contaminación. .

6. Carboquímica. La carboquímica es practicada principalmente en Áfricadel Sur y China. Mediante el proceso de gasificación se obtiene delcarbón un gas llamado gas de síntesis, compuesto principalmente dehidrógeno y monóxido de carbono. El gas de síntesis es una materiaprima básica que puede transformarse en numerosos producto.squímicos de interés como, por ejemplo:

1. Amoniaco

2. Metanol

3. Gasolina y gasoleo de automoción a través del proceso Fischer-

Tropsch (proceso químico para la producción de hidrocarburos

líquidos a partir de gas de síntesis, ca y H2)7. Petróleo sintético. Mediante el proceso de licuefacción directa, el carbón

puede ser transformado en un crudo similar al petróleo. La licuefaccióndirecta fue practicada ampliamente en Alemania durante la SegundaGuerra Mundial pero en la actualidad no existe ninguna planta de escalaindustrial en el mundo.

Estas dos últimas aplicaciones antiguas son muy contaminantes y requierenmucha energía, desperdiciando así un tercio del balance energético global.Debido a la crisis del petróleo se han vuelto a utilizar.

,j'..Petróleo

i I~I petróleo (del griego: TTETpÉAalov,"aceite de roca")' es

una mezcla homogénea decompuestos orgánicos,

principalmente hidrocarburos insolubles en agua. También es conocido

i como petróleocrudoo simplemel)tecrudo.

: Es de origen fósil, fruto de la transformación de materia orgánica procedente

dezooplancton y algas que, depositados en grandes cantidades en

fondos anóxicos de mareso zonas lacustres del pasado geológico, fueron

posteriormente enterrados bajo pesadas capas de sedimentos. La

transformación química (craqueo natural) debida al calor ya la presión durante

la diagénesis produce, en sucesivas etapas, desde betún á hidrocarburos cada

vez más ligeros (líquidos y gaseososn;Estos productos ascienden hacia la~.- .superficie, por su menor densidad, gracias a fa porosidad de las rocas

sedimentarias. Cuando se dan las circunstancias geológicas que impiden dicho

ascenso (trampas petrolíferas como rocas impermeables,

estructuras anticlinales, márgenes de diapiros salinos, etc.) se forman entonces

los yacimientos petrolíferos.

En condiciones normales es un líquido bituminoso que puede presentar gran

variación en diversos parámetros como color y viscosidad (desde amarillentos y

poco viscosos como la gasolina hasta líquidos negros tan viscosos que apenas

fluyen), densidad (entre 0,75 g/mly 0,95 g/mi), capacidad calorífica, etc. Estasvariaciones se deben a la diversidad deconcentraciones de

los hidrocarburos que componen la mezcla.

Es un recurso natural no renovable y actualmente también es la principal fuente

de .energíaen los países desarrollados. El petróleo líquido puede presentarseasociado a capas degas natural, en yacimientos que han estado enterrados

durante millones de años, cubiertos por los estratos superiores de la cortezaterrestre.

En los Estados Unidos, es común medir los volúmenes de petróleo líquido

en barriles (de 42 galones estadounidenses, equivalente a

158,987294928 litros), y los volúmenes de gas en pies cúbicos (equivalente a

28,316846592 litros); en otras regiones ambos volúmenes se miden en metros. cúbicos.

Composición.-

El petróleo está formado principalmente por hidrocarburos, que soncompuestos de hidrógeno ycarbono, en sumayoría parafinas, naftenos y aromáticos. Junto con cantidades variables dederivados saturados homólogos del metano (CH4). So fórmula general es

"-- CnH2n+2.

" Cicloalcanos o cicloparafinas-naftenos: hidrocarburos cíclicos saturados,derivados delcicloDropano (C3H6)y del ciclohexano (C6H12).Muchos deestos hidrocarburos contienenaruDos metilo en contacto con cadenasparafínicas ramificadas. Su fórmula general es' CnH:2~'" . .. -

Hidrocarburos aromáticos: hidrocarburoscíclicos insaturados constituidos por el benceno(C6He) y sus homólogos. Sufórmula general es CnHn.

m

" AIQuenosu olefinas: moléculas lineales o ramificadas que contienen unenlace doble de carbono (-C=C-). Su fórmula general es CnH2n.Tienenterminación -"eno".

Dienos: Son moléculas lineales o ramificadas que contienen dos

enlaces dobles de carbono. Su fórmula general es CnH2n-2.AIQuinos: moléculas lineales o ramificadas que contienen un enlace triple

de cárbono. Su fórmula general es: CnH2n-2.Tienen terminación -"ino".

Además de hidrocarburos, el petróleo contiene otros compuestos que seencuentran dentro del grupo de orgánicos, entre los quedestacan sulfuros orQánicos, compuestos de nitrógeno y deoxíaeno. Tambiénhay trazas de compuestos metálicos, talescomo sodio (Na), hierro (Fe), níQueJ(Ni),vanadio M o plomo (Pb). Asimismo,se pueden encontrar trazas de Qorfirinas.

El proceso de extracción

"

El

rEI petróleo se extrae mediante la perforación de un pozo sobre el yacimiento.Si la presión de los fluidos es suficiente, forzará la salida natural del petróleo através del pozo que se conecta mediante una red de oleoductos hacia sutratamiento primario, donde se deshidrata y estabiliza eliminando loscompuestos más volátiles. Posteriormente se transporta a refinerías o plantasde mejoramiento. Durante la vida del yacimiento, la presión descenderá y seránecesario usar otras técnicas para la extracción del petróleo. Esas técnicasincluyen la extracción mediante bombas, la inyección de agua o la inyección degas, entre otras.

Los componentes químicos del petróleo se separan y obtienenpor destilación mediante un proceso de refinamiento. De él se extraendiferentes productos, entre .

otros: propano, butano,aasolina, Queroseno,aasóleo, aceiteslubricantes, asfaltos, carbón de coque, etc. Todos estos productos, de bajasolubilidad, se obtienen en el orden indicado, de arriba abajo, en las torres defraccionamiento.l

~~.

Debido a la importancia fundamental para la industria manufacturera y eltransporte, el incremento del precio del petróleo puede ser responsable degrandes variaciones en las economías locales y provoca un fuerte impacto enla economía global.

FueloU

..',

~I fueloilí(fueloilsegún la gratia recomendada por el Diccionario panhispánicode dudas, (también llamado en España fuelóleo ycombustóleb en otros paíseshispanohablantes) es una fracción del petróleo que se obtiene como residuo en

la destilación fraccionada. De aquí se obtiene entre un 30 y un 50% de estasustancia. Es el combustible más pesado de los que se puede destilara presión atmosférica. Está compctesto por moléculas con más de20 átomos de carbono, y su color es negro. El fuel Q~I;seusa como combustiblepara plantas de energía eléctrica, calderas y hornos.;

-0:;,..,:/':.Por otra parte, también se trata en procesos a meríÓr:presión para poder serdestilado y así obtener las fraccionesmáspesadasdel petróleo,comolosaceiteslubricantesy el asfalto,entreotros.! '

Clases

./

-,..

!El fueloil se clasifica en seis clases, enumeradas del 1 al 6, de acuerdo a supunto de ebullición, su composición y su uso. El punto de ebullición, que varíade los 175 a los 600 °C; la longitud de la cadena de carbono, de 9 a 70 átomos;y la viscosidad aumentan con el número de carbonos de la molécula, por esoque los más pesados debe calentarse para que fluyan. El precio generalmentedecrece a medida que el número aumenta~7

~

Los fueloil No. 1, fueloil No. 2 y fueloil No. 3 se llaman de diferentesformas: fueloil destilado, fueloil diésel, fueloilligeros, gasóleoosimplemente destilados. Por ejemplo, el fueloil No. 2, d~stilado No. 2 y fueloildiésel No. 2 son casi lo mismo (diésel es diferente porque tiene un índice decetano el cual describe la calidad de ignición del combustible).

Gasóleo hace referencia al proceso de destilación. El crudo se calienta, segasifica y luego se condensa.

, 11

Número 1 es similar al Querosenoy es la fracción que hierve justo luegode la gasolina.

Número 2 es el diésel que usan las camionetas y algunos automóviles.Número 3 es un combustible destilado que es usado raramente.Número 4 es usualmente una mezcla de fueloil destilado y de residuos,

tales como No. 2 y 6; sin embargo, algunas veces es tan solo un fuertedestilado. No. 4 puede ser clasificado como diésel, destilado o fueloilresidual.

Los Número 5 y Número 6 son conocidos como fueloilresiduales (RFO por sus siglas en inglés) o fueloil pesados. En general seproduce más Número 6 que Número 5. Los términos fue/oil pesado y fue/oílresidual son usados como los nombres para Número 6. Número 5 y 6 sonlos remanentes del crudo luego que la gasolina y los fueloil destilados sonextraídos a través de la destilación. El fueloil Número 5 es una mezcla de75-80 % de Número 6 y 25-20% de Número 2. Número 6 puede contenertambién una pequeña cantidad de No. 2 para cumplir con ciertasespecificaciones.

Los fueloil residuales son llamados algunas veces ligeros cuando han sidomezclados con fueloil destilado, mientras que los fueloil destilados son

"

..

" "

.11

llamados pesados cuando han sido mezclados con fueloil residual. Gasóleopesado, por ejemplo, es.un destilado que contiene fueloil residual.

Biodiésel

El biodiésel es un biocombustible líquido que se obtiene a partir'

de lípidos naturales como aceitesvegetales o grasas animales, con o sin uso

previo,1 mediante procesos industriales de esterificacióny transesterificación, y

que se aplica en la preparación de sustitutos totales o parciales

delpetrodiésel o gasóleo obtenido del petróleo.

El biodiésel puede mezclarse con gasóleo procedente del refino del petróleo en

diferentes cantidades. Se utilizan notaciones abreviadas según el porcentaje

por volumen de biodiésel en la mezcla: 8100en caso de utilizar sólo'biodiésel, uotras notaciones como 85, 815, 830 o 850, donde la numeración indica el

porcentaje por volumen de biodiésel en la mezcla.

El aceite vegetal, cuyas propiedades para la impulsión de motores se conocen

desde la invención delmotor diésel gracias a los trabajos de Rudolf Diesel, yase destinaba a la corr,Dustiónen motores de ciclo diésel convencionales o

adaptados. A principios del siglo XXI, en el contexto de búsqueda denuevas

fuentes de energía, se impulsó su desarrollo para su utilización

en automóviles como combustible alternativo a los derivados del petróleo.

El biodiésel descompone el caucho natural, por lo que es necesario sustituir

éste por elastómerossintéticos en caso de utilizar mezclas de combustible conalto contenido de biodiésel.

El impacto ambiental y las consecuencias sociales de su previsible producción

y comercialización masiva, especialmente en los países en vías de desarrollo o

del Tercer y Cuarto mundo generan un aumento de la deforestación de

bosques nativos, la expansión indiscriminada de la frontera agrícola, el

desplazamiento de cultivos alimentarios y para la ganadería, la destrucción del

ecosistema y la biodiversidad, y el desplazamiento de los trabajadores rurales.

Se ha propuesto en los últimos tiempos denominarlo agrodiésel ya que el

prefijo «bio-» a menudo es asociado erróneamente con algo ecológico y

respetuoso con el medio ambiente. Sin embargo, algunas marcas de productos

del petróleo ya denominan agrodiésel al gasóleo agrícola o gasóleo B,empleado en maquinaria agrícola.