ENERGÍAS NO RENOVABLES EL CARBÓN

UNIDADES DE ENERGÍA 1 Mw.h=103 Kw.h 1 tep = 1 tonelada equivalente de petróleo 1tep= 107Kcal=4.18 * 1010J 1 bep = 1 barril equivalente de petróleo 1 bep= 159 litros de petróleo 1 tep= 7.2056 bep densidad media del petróleo= 0.873 kg/l

1 Mw.h= ? Kw.h

1 tep= ? Kcal

1 tep= ? J

1 bep= ? litros de petróleo

1 tep= ? bep

FUENTES DE ENERGÍA CLASIFICACIÓN DE LAS FUENTES DE ENERGÍA: primarias: energías naturales que utiliza el hombre (renovables o no). secundarias: son aquellas producto de la transformación de energías primarias. FUENTES DE ENERGÍA PRIMARIAS: RENOVABLES: 1)hidráulica 2)Solar 3)Eólica 4)Biomasa 5)Residuos Urbanos 6)Mareomotriz 7)De las Olas 8)Geotérmica 9)Hidrotérmica NO RENOVABLES: 1)CARBÓN 2)PETRÓLEO 3)GASES COMBUSTIBLES

EL CARBÓN Es un combustible sólido, de color negro, compuesto fundamentalmente por carbono y otros elementos químicos como hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, etc…

TIPOS DE CARBÓN CARBÓN MINERAL: antracita, hulla, lignito y turba. Proceden de la transformación de grandes masas de vegetación que han debido de quedar sepultadas. CARBONES ARTIFICIALES: son los fabricados o modificados por el hombre.

CARBONES MINERALES ANTRACITA:El hecho de ser el carbón más antiguo explica su mayor contenido en carbono. Aunque arde difícilmente al principio, luego lo hace con llama azulada pálida, poco desprendimiento de humo y un alto poder calorífico. Es negro, duro, opaco y de brillo vítreo; no mancha al tacto.

ANTRACITA

CARBONES MINERALES HULLA: posee un contenido en carbono más elevado que la turba y el lignito. Esta característica le otorga muy buenas cualidades como combustible, ardiendo con llama corta y muy calorífica.

CARBONES MINERALES LIGNITO: se encuentra en yacimientos poco profundos, hasta el punto de que incluso en ocasiones se extrae a cielo abierto, lo que se traduce en costes de explotación. La variedad negra y brillante se denomina azabache, se utiliza en joyería.

CARBONES MINERALES TURBA: es el carbón de más reciente formación. Incluso se está produciendo en la actualidad en regiones pantanosas o encharcadas con abundante vegetación, llamadas turberas. Su contenido en agua es muy elevado, pero para usarlo como combustible es necesario desecarlo al aire.

Turberas Sierra del Gistral en Lugo, cerca de Viveiro.

CARBONES ARTIFICIALES Los más importantes son: carbón vegetal: se obtiene quemando madera, apilada en montones recubiertos de barro, para evitar el contacto directo con el aire, y de este modo conseguir que la combustión sea parcial. Casi no se emplea, excepto en barbacoas. carbón de coque: se utiliza como combustible y reductor de óxidos metálicos en el alto horno para la obtención del acero. Debe ser poroso para permitir el paso del aire y resistente para soportar las cargas.

TIPOS DE CARBÓN Tipos de carbón Tipos de carbones minerales.

APLICACIONES DEL CARBÓN FABRICACIÓN DEL CARBÓN DE COQUE. OBTENCIÓN DE PRODUCTOS INDUSTRIALES. PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD EN CENTRALES TÉRMICAS.

APLICACIONES DEL CARBÓN FABRICACIÓN DEL CARBÓN DE COQUE: se utiliza en la fabricación del acero y sirve como combustible y para emitir gases que reaccionen con los óxidos ferrosos para transformalos en hierro (proceso de reducción). Se obtiene del carbón de hulla (85% de C) después de sufrir un proceso que se llama coquizado.

FABRICACIÓN DEL CARBÓN DE COQUE COQUIZADO: consiste en introducir hulla en cámaras cerradas, donde se controla la cantidad de oxígeno. Se aumenta la temperatura a 100 ºC y se mantiene así durante 16 horas. El coque al rojo vivo se vierte en un vagón que lo transporta hasta la torre de apagado (cortina de agua). El calor necesario para la obtención del carbón de coque se consigue del gas que emana la destilación del carbón (gas ciudad) durante el proceso de coquizado. Vídeo sobre el carbón de coque Animación proceso de coquizado

OBTENCIÓN DE PRODUCTOS INDUSTRIALES GAS CIUDAD: se empleó hasta no hace mucho tiempo como sustituto del BUTANO en las viviendas de grandes ciudades. En la actualidad este gas se emplea en las propias coquerías o para la industria. Se retiró del uso doméstico por su peligrosidad. Vapores amoniacales Grafito casi puro (paredes) Brea o alquitrán (aceites (medicina) y pez)

PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD EN CENTRALES TÉRMICAS CLÁSICAS Central térmica El carbón (eroski) El funcionamiento de una central térmica es el siguiente: El carbón que llega a la cinta transportadora, cae a la tolva y se pulveriza en el molino. Luego se introduce en la caldera y se quema para obtener energía calorífica. Las cenizas caen a la parte inferior (cenicero) donde se extraen. La energía calorífica producida por la combustión del carbón se utiliza para calentar el agua que circula por los tubos. Como el calor es tan intenso, el agua se convierte en vapor a gran presión. Se introduce aire en la caldera, para la combustión, pero previamente se calienta a 90 ºC. Esto se hace aprovechando el calor del humo y los gases procedentes de la caldera. Los humos procedentes de la combustión, se hacen pasar por un precipitador, que suele constar de varias cortinas de agua pulverizada, con objeto de retener las partículas sólidas, especialmente cenizas. Un desulfurizador evita que salgan las partículas de azufre a la atmósfera, que provocan la lluvia ácida. Finalmente los humos se dejan escapar por la chimenea. El vapor generado en las tuberías se dirige hacia las turbinas, haciéndolas girar a gran velocidad (energía termica->energía mecánica de rotación). Solidario al eje de la turbina, está el alternador o generador de corriente alterna, que produce corriente eléctrica. En él se transforma la energía mecánica en energía eléctrica. Después de pasar por la turbina, se conduce el vapor hasta un condensador, en el que se licua por medio de un circuito refrigerante para ser posteriormente conducido de nuevo a la caldera y comenzar de nuevo el ciclo. (turbinas de alta presión, turbinas de media presión, turbinas de baja presión).

CENTRALES TÉRMICAS NUEVAS TECNOLOGÍAS APLICADAS A CENTRALES TÉRMICAS: debido a que la quema de carbón es muy contaminante, se están implantando nuevas tecnologías, como por ejemplo: Combustión en lecho fluido: se mezcla el carbón con cal una vez molido. Así se aumenta la superficie de contacto y arde mejor además que la cal reacciona con el azufre contenido en el carbón. Así se evita la emisión de azufre a la atmósfera y con ello la generación de lluvia ácida. Gasificación del carbón: consiste en inyectar oxígeno o aire junto con agua, a una masa de carbón. Con ello se genera la emisión de un gas, que posteriormente se quema. Esta técnica también se emplea en vetas de carbón de difícil acceso.

EXTRACCIÓN DEL CARBÓN Minas a cielo abierto Explotación subterránea: gas grisú.

Ejercicio Calcula la cantidad de carbón de antracita que es necesario aportar diariamente a una central térmica clásica si su rendimiento es del 30% y tiene una potencia constante de 50 000 Kw. Pc(antracita)= 8000 Kcal/Kg. SOLUCIÓN: 430622 Kg

EJERCICIO Calcula la cantidad de metros cúbicos de gas ciudad que es necesario quemar para convertir el carbón de hulla en carbón de coque (en el interior de una coquería), si se necesitan 2* 108 kcal. El poder calorífico del gas ciudad es 5000Kcal/m3. La presión de suministro es de 2 atm y la temperatura de 30 ºC. El rendimiento es del 95 %. SOLUCIÓN: 23366 metros cúbicos pc(real)=pc .p . (273/(273+T))

IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DEL CARBÓN A) INFLUENCIA SOBRE EL SUELO: las explotaciones de carbón a cielo abierto producen un considerable impacto visual y destruyen una gran superficie de suelo. Por otra parte, la capa superficial del suelo también se ve seriamente afectada por la llamada lluvia ácida. B) INFLUENCIA SOBRE EL AGUA: sobre todo con sistemas de refrigeración que usan agua de mar o de río (se reduce el oxígeno del agua). Por otra parte, el agua empleada en el lavado del carbón en el exterior de las minas arrastra partículas a los ríos y al mar, con la consiguiente contaminación del ecosistema cercano. C) INFLUENCIA SOBRE LA ATMÓSFERA: residuos del carbón en la combustión: dióxido de carbono, vapor de agua, óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y partículas sólidas. Los dos primeros son característicos de cualquier combustión, los óxidos de azufre y de nitrógeno se producen como consecuencia de las impurezas que acompañan al carbón.

INFLUENCIA SOBRE LA ATMÓSFERA Consecuencias de la combustión del carbón en las centrales térmicas,efectos perjudiciales: efecto invernadero (CO2) LLUVIA ÁCIDA: los óxidos de nitrógeno y de azufre que acompañan al carbón y se desprenden en las centrales térmicas, reaccionan con el agua de la lluvia formando ácidos nítrico y sulfúrico, que constituyen la llamada lluvia ácida, de efectos sumamente perniciosos para la vegetación. pérdidas de parte del manto fértil del suelo: destrucción de los bosques. Contaminación de los ríos: daña la vida acuática y contamina el agua que consumimos. Deterioro del patrimonio arquitectónico: los gases producidos en la combustión del carbón atacan la piedra, poniendo en peligro su conservación.

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