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Combustibles fósiles
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Combustible fósil Los combustibles fósiles son tres: petróleo, carbón y gas natural, y se formaron hace millones de años, a partir de restos orgánicos de plantas y animales muertos. Los combustibles fósiles son recursos no renovables ya que no se reponen por procesos biológicos como por ejemplo la madera.
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Carbón El carbón o carbón mineral es una roca sedimentaria de color negro, muy rica en carbono y con cantidades variables de otros elementos, principalmente hidrógeno, azufre, oxígeno y nitrógeno,1 utilizada como combustible fósil. La mayor parte del carbón se formó durante el período Carbonífero (hace 359 a 299 millones de años). Es un recurso no renovable. 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 energía eléctrica, con 40% de la producción mundial (datos de 2006).
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Carbón Las aplicaciones principales del carbón son:
Generación de energía eléctrica. Las centrales térmicas de carbón pulverizado constituyen la principal fuente mundial de energía eléctrica. Coque. El coque es el producto de la pirólisis del carbón en ausencia de aire. Es utilizado como combustible y reductor en distintas industrias. Siderurgia. Mezclando minerales de hierro con carbón se obtiene una aleación en la que el hierro se enriquece en carbono, obteniendo mayor resistencia y elasticidad. Industrias varias. Se utiliza en las fábricas que necesitan mucha energía en sus procesos, como las fábricas de cemento y de ladrillos. Uso doméstico. El primer uso del carbón fue como combustible doméstico. Carboquímica. Mediante el proceso de gasificación se obtiene del carbón un gas llamado gas de síntesis, compuesto principalmente de hidrógeno y monóxido de carbono. Es una materia prima básica que puede transformarse en productos químicos de interés como, por ejemplo: amoniaco, metanol, gasolina y gasóleo Grafito: como fuente directa desde las minas de carbón cristalizado o por compresión de carbón cristalizable.
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Petróleo El petróleo ("aceite de roca") es una mezcla homogénea de compuestos orgánicos, principalmente hidrocarburos insolubles en agua. También es conocido como petróleo crudo o simplemente crudo. Se produce en el interior de la Tierra y puede acumularse en trampas geológicas naturales, de donde se extrae mediante la perforación de pozo. Desde la antigüedad el petróleo aparecía de forma natural en ciertas regiones terrestres como son los países de Oriente Medio. Hace años en Asiria y en Babilonia se usaba para pegar ladrillos y piedras, en medicina y en el calafateo de embarcaciones; en Egipto, para engrasar pieles; las culturas precolombinas de México exactamente en Talpa de allende pintaron esculturas con él; y los chinos ya lo utilizaban como combustible.
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Petróleo El petróleo natural no se usa como se extrae de la naturaleza, sino que se separa en mezclas más simples de hidrocarburos que tienen usos específicos, a este proceso se le conoce como destilación fraccionada. El petróleo natural hirviente (unos 400 grados Celsius) se introduce a la parte baja de la torre, todas las sustancias que se evaporan a esa temperatura pasan como vapores a la cámara superior algo más fría y en ella se condensan las fracciones más pesadas que corresponden a los aceites lubricantes. De este proceso se obtienen las fracciones.
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Destilación del petróleo crudo
Compuestos de 1 a 4 carbonos. Se usan como combustible gaseoso, sin embargo la mayor parte se suele quemar porque su recuperación es costosa. Compuestos de 9 a 16 carbonos. Se usan como combustible para aviones, tractores y calefacción Compuestos de 15 a 25 carbonos. Se usan como disel y para calefacción. Combustible para calderas. Por craqueo se pueden obtener fracciones más livianas. Se usan para lubricación. Por craqueo se pueden obtener fracciones más livianas. Se emplea en pavimentación, recubrimientos y aplicaciones estructurales.
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Usos del petróleo
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Gasolinas (Naftas) La gasolina es una mezcla de hidrocarburos alifáticos obtenida del petróleo por destilación fraccionada, que se utiliza como combustible en motores de combustión interna con encendido por chispa convencional o por compresión (DiesOtto), así como en estufas, lámparas, limpieza con solventes y otras aplicaciones. En Argentina, Paraguay y Uruguay, la gasolina se conoce como «nafta» (del árabe «naft»), y en Chile, como «bencina». El gasoil A tiene una densidad de 845 g/L, es amarillento y se usa para turismos, el gasoil B tiene una densidad de 855 g/L, es rojizo y es para uso agrícola, y el gasoil C es azulado y tiene un uso doméstico). Un litro de gasolina proporciona, al arder, una energía de 34,78 MJ, aproximadamente un 10 % menos que el gasoil, que proporciona 38,65 MJ/L de carburante. Sin embargo, en términos de masa, la gasolina proporciona un 3,5 % más de energía.
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Número de octanos El Número de octano, a veces denominado octanaje, es una escala que mide la capacidad antidetonante del carburante (como la gasolina) cuando se comprime dentro del cilindro de un motor. Es una propiedad esencial en los carburantes utilizados en los motores de encendido por chispa, es decir en motores que emplean bujías y que siguen un ciclo termodinámico en el que su comportamiento se asemeja al descrito por el Ciclo Otto. Un carburante tiene un número de octano igual a X si, en el motor C.F.R. provoca un martilleo equivalente al observado para una mezcla de X partes, en volumen de isooctano (N.O. = 100) y (100 - X) partes de n-heptano (N.O. = 0) El N.O. fue definido alrededor de En aquella época, se eligieron dos hidrocarburos puros, conocidos por su comportamiento extremo desde el punto de vista de la detonación: n-heptano, al que se asignó convencionalmente el valor de N.O. = 0 isooctano, 2,2,4-trimetilpentano, una isoparafina refractaria a la detonación al que se asignó el N.O. = 100 Algunos combustibles (como el GLP, GNL, etanol y metanol, entre otros) poseen un índice de octano mayor de 100. Utilizar un combustible con un octanaje superior al que necesita un motor no lo perjudica ni lo beneficia. Mejoradores del Número de octano: se incorporan compuestos oxigenados: Éteres como el Etil Terc Butil Éter (ETBE) y Alcoholes como etanol o butanol que tienen NO>110.
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Gasoil El gasóleo, también denominado gasoil, es un hidrocarburo líquido de densidad sobre 832 kg/m³ (0,832 g/cm³),1 compuesto fundamentalmente por parafinas y utilizado principalmente como combustible en calefacción y en motores diésel. Su poder calorífico inferior es de 35,86 MJ/l (43,1 MJ/kg)1 que depende de su composición comercial. El gasóleo derivado del petróleo está compuesto aproximadamente de un 75% de hidrocarburos saturados (principalmente parafinas incluyendo isoparafinas y cicloparafinas) y un 25% de hidrocarburos aromáticos (incluyendo naftalenos y alcalobencenos).
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Querosén El queroseno, querosene, querosén, kérex, keroseno, kerosene o kerosén es un líquido transparente (o con ligera coloración amarillenta) obtenido por destilación del petróleo. De densidad intermedia entre la gasolina y el gasóleo o diésel, se utiliza como combustible, el JP (abreviatura de Jet Petrol) en los motores a reacción y de turbina de gas o bien se añade al gasóleo de automoción en las refinerías. Se utiliza también como disolvente y para calefacción doméstica, como dieléctrico en procesos de mecanizado por descargas eléctricas y, antiguamente, para iluminación. Es insoluble en agua. Usos En maquinaria pesada para minería, movimiento de tierras y agricultura. En motores que trabajan a gran altitud y bajas temperaturas, ya que se congela a -40°C, como los de los aviones propulsados por turbinas, a chorro y turbohélices. Como base para la elaboración de polímeros. En motores de embarcaciones pesqueras, máquinas grúas, compresores y grupos electrógenos. También tiene aplicación en fuentes de iluminación y calefacción. Como combustible en refrigeración y cocinas. En la limpieza mecánica, como disolvente, en la formulación de insecticidas, etc.
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Querosén Ventajas Lubricación eficaz. Reduce notablemente el desgaste en las partes críticas, como la bomba de inyección. Elevado índice de cetano. Es decir, excelente ignición, facilitando el arranque en frío y completa combustión. Excelente poder de detergencia. Implica la limpieza continua del sistema de combustible, evitando depósitos o sedimentos y la obstrucción de filtros, y manteniendo el sistema de inyectores en óptimo funcionamiento. Bajas emisiones tóxicas. Elevada estabilidad y cualidad dispersante. Combustible económico. Mayor rendimiento de combustible y menores costos por mantenimiento. Desventajas Requiere bombeo y precalentamiento. No es tan limpio como el gas licuado del petróleo (GLP) y la gasolina. Produce contaminación.
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Gas natural El gas natural es una de las varias e importantes fuentes de energía no renovables formada por una mezcla de gases ligeros que se encuentra en yacimientos de petróleo, disuelto o asociado con el petróleo (acumulación de plancton marino) o en depósitos de carbón. Aunque su composición varía en función del yacimiento del que se saca, está compuesto principalmente por metano en cantidades que comúnmente pueden superar el 90 o 95 %, y suele contener otros gases como nitrógeno, ácido sulfhídrico, helio y mercaptanos. Puede obtenerse también con procesos de descomposición de restos orgánicos (basuras, vegetales - gas de pantanos) en las plantas de tratamiento de estos restos (depuradoras de aguas residuales urbanas, plantas de procesado de basuras, de desechos orgánicos animales, etc.). El gas obtenido se denomina biogás.
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Gas natural El propano, butano e hidrocarburos más pesados en comparación con el gas natural son extraídos, puesto que su presencia puede causar accidentes durante la combustión del gas natural. El vapor de agua también se elimina por estos motivos y porque a temperaturas cercanas a la temperatura ambiente y presiones altas forma hidratos de metano que pueden obstruir los gasoductos. Los compuestos de azufre son eliminados hasta niveles muy bajos para evitar corrosión y olores perniciosos, así como para reducir las emisiones de compuestos causantes de lluvia ácida.
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Biogas El biogás es un gas combustible que se genera en medios naturales o en dispositivos específicos, por las reacciones de biodegradación de la materia orgánica, mediante la acción de microorganismo y otros factores, en ausencia de oxígeno (esto es, en un ambiente anaeróbico). Este gas se ha venido llamando gas de los pantanos, puesto que en ellos se produce una biodegradación de residuos vegetales semejante a la descrita. La producción de biogás por descomposición anaeróbica es un modo considerado útil para tratar residuos biodegradables, ya que produce un combustible de valor además de generar un efluente que puede aplicarse como acondicionador de suelo o abono genérico. El resultado es una mezcla constituida por metano (CH4) en una proporción que oscila entre un 50% y un 70% en volumen, y dióxido de carbono (CO2), conteniendo pequeñas proporciones de otros gases como hidrógeno (H2), nitrógeno (N2), oxígeno (O2) y sulfuro de hidrógeno (H2S). El biogás tiene como promedio un poder calorífico entre 18,8 y 23,4 MJ/L. Este gas se puede utilizar para producir energía eléctrica mediante turbinas o plantas generadoras a gas, en hornos, estufas, secadores, calderas u otros sistemas de combustión a gas, debidamente adaptados para tal efecto.
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Tabla de poderes caloríficos de sustancias combustibles
MJ/kg kcal/kg Gas natural 53,6 12 800 Biogas 24,2 5 800 GLP 46,1 11 000 Acetileno 48,55 11 600 Propano, Gasolina y Butano 46,0 Gasoil 42,7 10 200 Fueloil 40,2 9 600 Antracita 34,7 8 300 Coque 32,6 7 800 Gas de alumbrado 29,3 7 000 Alcohol de 95º 28,2 6 740 Turba 19,7 4 700 Hulla 16,7 4 000
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