ENERGÍAS NO RENOVABLES BLOQUE DE RECURSOS ENERGÉTICOS TECNOLOGÍA INDUSTRIAL I

ESQUEMA DE LA UNIDAD: 1.FUENTES DE ENERGÍA 1.1 FUENTES DE ENERGÍA PRIMARIA Y SECUNDARIA 1.2 ENERGÍAS NO RENOVABLES Y RENOVABLES 2.COMBUSTIBLES FÓSILES 2.1 EL CARBÓN 2.2 EL PETRÓLEO 2.3 EL GAS NATURAL 3.ENERGÍA NUCLEAR

1. FUENTES DE ENERGÍA Llamamos fuente de energía a todo sistema natural, artificial o yacimiento que puede suministrarnos energía. Existen distintos criterios para clasificar las fuentes de energía: – Según sea su forma de utilización: Energías primarias y energías secundarias. – Según sean o no renovables. – Según su grado de disponibilidad: convencionales o en desarrollo.

1.FUENTES DE ENERGÍA 1.1. FUENTES DE ENERGÍA PRIMARIA Y SECUNDARIA Según sea su utilización, las fuentes de energía pueden clasificarse en primarias y secundarias. Las primarias son las que se obtienen directamente de la naturaleza, como el carbón, el petróleo, el gas natural, la nuclear, la eólica, biomasa…

Las secundarias, llamadas también útiles o finales, se obtienen a partir de las primarias mediante un proceso de transformación por medios técnicos. Es el caso de la electricidad o de los combustibles derivados del petróleo, como gasolinas, gasóleos, querosenos..

1.2. FUENTES DE ENERGÍA NO RENOVABLES Y RENOVABLES Energías no renovables son aquellas que nos proporciona la naturaleza y cuyas reservas son limitadas, de modo que se consumen a mayor velocidad que se generan, por lo que un consumo excesivo puede llevar a su agotamiento. Dentro de este grupo se encuentran: – Combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) – Energía nuclear

Energías renovables son aquellas que nos proporciona la naturaleza y que consumimos a un ritmo inferior al que se generan, por lo que sus reservas pueden considerarse ilimitadas. Dentro de este grupo se encuentran :

TIPOS Hidráulica RSU biomasa eólica solar Geotérmica De las olas Mareomotriz

La asociación de la Energía (AIE) utiliza una unidad de energía denominada tonelada equivalente de petróleo (tep). Cuyo valor es igual a 10 7 kilocalorías. Para ello admite que 1 kg de petróleo crudo es igual a Kcal

Cuando hablamos de producción de energía las unidades más utilizadas son: – MWh: megavatio hora (1MWh= 1000 kWh) – Tep: tonelada equivalente de petróleo (1 Tep = 4,18 · J) – 1ktep: kilotonelada equivalente de petróleo (1 ktep = Tep) – 1Mtep: megatonelada equivalente de petróleo (1 Mtep = Tep = ktep)

Breve historia sobre los combustibles fósiles

2. COMBUSTIBLES FÓSILES Son el carbón, el petróleo y el gas natural. Todos ellos proceden de restos vegetales y otros organismos vivos (generalmente plancton marino) que hace millones de años fueron sepultados por efecto de grandes cataclismos o fenómenos naturales y se fueron transformando, por la acción de microorganismos, bajo unas condiciones de temperatura y presión adecuadas. Según el residuo orgánico de que se trate y de las condiciones de permanencia en el lugar tenemos combustibles sólidos como el carbón, líquidos como el petróleo y gaseosos como el gas natural.

EL CARBÓN P rimer combustible fósil utilizado. Representa el 70% de las reservas, energéticas mundiales. En España mala calidad y limitada disponibilidad. Los mayores productores de carbón son China, seguida de EEUU, India, Australia, Rusia e Indonesia.

Las aplicaciones de carbón son: - En las centrales térmicas para la generación de energía eléctrica. - En la obtención de coque, éste último se emplea como combustible y reductor en distintas industrias; aleándolo con hierro hace que éste tenga mayor resistencia y elasticidad. - En la fábricas de cemento y ladrillos para obtención de energía. - En los hogares, en las cocinas y para calefacción. - En la obtención de un gas llamado gas de síntesis que luego será transformado en amoniaco, metano, gasolina y gasóleo - y en la obtención de petróleo sintético (mediante el proceso de licuefacción directa).

Características de los diferentes tipos de carbón mineral. Antracita: el más puro y con mayor contenido en carbono y de mayor poder calorífico. Bajo contenido en mat. Volátiles y por tanto combustión limpia. Utilización: actualmente se emplea en las centrales termoeléctricas.

Características de los diferentes tipos de carbón mineral. Hulla: reúne a una gran variedad de carbones con diferente contenido en impurezas. Es el de mayor importancia económica y el más abundante. Aplicaciones: En la siderurgia, centrales termoeléctricas.

Características de los diferentes tipos de carbón mineral. Lignito: En el se pueden observar macroscopicamente restos de hojas, madera, fosilizada, sería como una turba fosilizada. Tiene gran cantidad de impurezas y menor poder calorífico que los anteriores. Aplicaciones: producción termoeléctrica, en su variedad azabache para pulir y hacer objetos decorativos, cera de lignito.

Características de los diferentes tipos de carbón mineral. Turba: es el de mayor grado de impurezas, mayor humedad, menor poder calorífico y más superficialmente se encuentra.

El proceso de utilización de cada tipo de carbón depende de sus propiedades. Por ejemplo si el carbón tiene un alto contenido e azufre en su combustión se desprenden sustancias contaminantes que deben ser filtradas antes de expulsarse a la atmósfera, lo que implica que no es bueno para ser quemados en grandes cantidades. Sin embargo si este mismo carbón tiene un elevado Poder calorífico, puede ser rentable su combustión, aunque haya que instalar costosos filtros.

OBTENCIÓN Factores que determinan la rentabilidad de la extracción: Energéticos Condiciones Físicas Del terreno Económicos

EXTRACCIÓN DEL CARBÓN Minas a cielo abierto o en superficie.

EXTRACCIÓN DEL CARBÓN Yacimientos regulares poco profundos

EXTRACCIÓN DEL CARBÓN Yacimientos de gran profundidad.

CARBONES ARTIFICIALES Carbón vegetal; se obtiene quemando madera que es apilada en montones y recubierta de barro evitando el contacto con el aire y consiguiendo una combustión parcial. Actualmente es utilizado en barbacoas. Carbón de coque; Se emplea para la fabricación del acero, proceso en el que el carbón realiza dos funciones vitales: a) servir como combustible para fundir el mineral de hierro. b) emitir gases que reaccionan con los óxidos ferrosos para transformarlos en hierro (reducción)

Proceso de obtención del carbón de coque. 1. Se introduce el carbón de hulla en una cámara cerrada. 2. se controla la cantidad de oxígeno que se introduce en la cámara. 3. Se aumenta la temperatura hasta unos 1100ºC y se mantiene durante unas 16 horas. 4. se extrae el carbón de coque, al rojo vivo y se vierte sobre un vagón. 5. se transporta hasta la torre de enfriamiento. 6. Antes de que se enfríe se realizan briquetas comprimiéndolo fuertemente.

Otros subproductos obtenidos en el proceso de obtención del coque son: - Gas ciudad - Vapores amoniacales - grafito. - Brea o alquitrán de la que se obtienen aceites y pez.

proceso de obtención de coque

Sectorización del consumo del carbón Consumo de carbón en EspañaMillones de toneladas Generación eléctrica24,09 Coquerías y otros3,68 Fabricación de cemento0,18 Uso doméstico0,03 Industría0,35 Las reservas en carbón se estima en 4300 millones de toneladas. El 82% de las reservas están concentradas en León (35%), Asturias (30%) y Teruel (17%). En España en el año 2010 se consumieron 28,33 millones de toneladas y de ellas se importaron 21,15 millones.

CARBÓN Y MEDIOAMBIENTE A) IMPACTO MEDIOAMBIENTAL Efecto invernadero Lluvia ácida Deterioro patrimonio arquitec- tónico Contamina- ción de los rios. Pérdida manto fertil

B) TRATAMIENTO DE LOS RESIDUOS Los residuos sólidos que son cenizas ricas en carbón no suelen afectar al medio ambiente siempre que se depositen en vertederos controlados

PETRÓLEO Es a mediados del siglo XIX cuando comienza a tener importancia a nivel mundial. Se introduce en España como fuente de energía ante la demanda del crecimiento del sector servicios,industrialización y en general aumento del nivel de vida. Actualmente su uso se reparte entre los sectores industria y transporte.

Composición: Mezcla de carbono e hidrógeno en proporciones variables, en forma de HC gaseosos, líquidos y sólidos, algo de agua e impurezas minerales como Ca, Si, Mg,etc, además de N y S. * (la proporción y naturaleza de sus componentes determinan sus propiedades que van a influir en sus productos derivados)

Origen del petróleo La formación es análoga a la del carbón, grandes cantidades de mat. Vegetal y animal (plancton marino), quedan sepultadas por sedimentos de manera gradual y en det. Condiciones de presión y Tª produciéndose dos tipos de descomposición: 1ª Se lleva a cabo mediante bacterias aerobias. 2ª A medida que se depositan más sedimentos y no hay oxigeno, aparecen las bacterias anaerobias que covierten la mat. orgánica en HC, estos se almacenan en lugares donde la roca es porosa y en cuyo alrededor hay roca impermeable evitando que saliese al exterior por presión de los gases.

Obtención Prospección Perforación Recuperación terciaria Recuperación primaria Métodos de extracción Recuperación secundaria Extracción del petróleo

Transporte Marítimo: superpetroleros Terrestre: oleoductos

Destilación fraccionada ( En las refinerías)

Craqueo del petróleo Cuando la demanda de un producto es mayor que la de otro (gasolina más que alquitrán) para evitar almacenamiento excesivo, se recurre al craqueo que consiste en calentar un HC por encima de su Tª de ebullición con objeto de romper las moléculas complejas y obtener otras de menor peso molecular que coincidan con la de los HC demandados. El craqueo es importante por dos razones fundamentales: convierte las fracciones menos útiles del petróleo en gasolina y produce hidrocarburos insaturados como los alquenos. Por ejemplo, el eteno obtenido por este procedimiento es la materia prima para fabricar nuevas sustancias como los plásticos

Se compone principalmente por; metano, etano helio, propano, sulfuro de hidrógeno y otros. La cantidad de metano que contenga es lo que determina su poder calorífico. Se encuentra en la naturaleza en reservas subterráneas en rocas porosas. GAS NATURAL

Importancia del carbón Es la tercera fuente en importancia después del petróleo y el carbón. Dependiendo de su origen se clasifica en: Gas asociado: Es el que se extrae junto con el petróleo y contiene grandes cantidades de hidrocarburos, como etano, propano, butano y naftas. Gas no asociado: Es el que se encuentra en depósitos que no contienen petróleo crudo.

Dependiendo de su composición se clasifica en: Gas Gas amargo: Contiene derivados del azufre (ácido sulfhídrico, mercaptanos, sulfuros y disulfuros) Gas dulce: Libre de derivados del azufre, se obtiene generalmente al endulzar el gas amargo utilizando disolventes químicos o físicos, o adsorbentes. Gas húmedo: Contiene cantidades importante de hidrocarburos más pesados que el metano, es el gas asociado Gas seco: Contiene cantidades menores de otro hidrocarburos, es el gas no asociado

TRANSPORTE El gas natural a presión y Tª ambiente ocupan un volumen muy grande en relación con su poder calorífico, lo que hace que, en principio, no sea rentable su transporte comparándolo con otos tipos de combustibles. Las reservas naturales son mayores que las del petróleo por lo que se están realizando fuertes campañas de promoción lo que implica mayor consumo y mayor desarrollo tecnológico en este sector.

Consecuencias atmosféricas del uso del gas natural - La menor cantidad de residuos producidos en la combustión permite su uso como fuente de energía directa en los procesos productivos o en el sector terciario. - La misma pureza del combustible lo hace apropiado para su empleo con las tecnologías mas eficientes: Generación de electricidad mediante ciclos combinados, la producción simultánea de calor y electricidad mediante sistemas de cogeneración, climatización mediante dispositivos de compresión y absorción. - Se puede emplear como combustible para vehículos, tanto privados como públicos, mejorando la calidad medioambiental del aire de las grandes ciudades. - Menores emisiones de gases contaminantes (SO2, CO2, NOx y CH4) por unidad de energía producida.

Energía nuclear La energía nuclear es la energía que se libera espontánea o artificialmente en las reacciones nucleares. Englobando otro significado, el aprovechamiento de dicha energía para obtención de energía eléctrica. Así, es común referirse a la energia nuclear no solo como el resultado de una reacción sino como un concepto más amplio que incluye los conocimientos y técnicas que permiten la utilización de esta energía por parte del ser humano.

Minas de Uranio

¿Qué es el Uranio? El uranio es un elemento químico metálico de color gris, llamándolo así en honor del planeta Urano, que acababa de ser localizado ocho años antes. Raramente se utiliza en estado puro, lo más corriente es trabajar con sus óxidos, siendo el más estable el U3O8. El uranio en estado natural es una mezcla de tres isótopos: U-234 (0,02%, nivel de trazas), U-235 (0,7%) y U-238 (99,28%) y es levemente radiactivo, por lo que facilita su minería, transformación y fabricación como combustible nuclear.

La mena con contenido den óxido de uranio (IV), primeramente es tratada con un agente oxidante, como puede ser el ion hierro (III), produciéndose el óxido de uranio (VI), UO3, a través de la reacción: UO2 + H2O → UO3 + 2 H e - Al añadir ácido sulfúrico, se provoca la solución de sulfato de uranilo, UO3(s) + H2SO4 → UO2SO4 + H2O (l) Una vez se hayan eliminado las impurezas presentes, se añade amoniaco a la anterior solución, con la finalidad de dar un precipitado de color amarillo de diuranato de amonio, (NH4)2 U2O7: 2 UO2SO4 + 6 NH3 + 3 H2O → (NH4)2 U2O7 + 2 (NH4)2 SO4 9 (NH4)2 U2O7 → 6 U3O8 (s) + 14 NH3 (g) + 15 H2O (g) + N2 (g) A dicho precipitado, comúnmente se le conoce como “la torta amarilla”, siendo además la forma más comercial que tiene el uranio óxido de uranio (IV) y VI, el U3O8:

Se realiza en España Obtención del Uranio radiactivo