BLOQUE 1: EL CARBÓNFORMACIÓN DEL CARBÓN
El carbón es un tipo de roca formada por el elemento químico carbono mezclado con otras sustancias.El carbón se forma, principalmente por descomposición de vegetales terrestres, hojas, maderas, cortezas, y esporas , que se acumulan en zonas pantanosas o marinas, de poca profundidad en los que se quedaban sepultados. Al ser el terreno una mezcla de agua y barro muy pobre en oxígeno, no se producía la putrefacción habitual y, poco a poco, se fueron acumulando grandes cantidades de plantas muertas. Con el tiempo nuevos sedimentos cubrían la capa de plantas muertas, y por la acción combinada de la presión y la temperatura, la materia orgánica se fue convirtiendo en carbón.
TIPOS DE CARBON
Existen diferentes tipos de carbones minerales en función del grado de carbonificación que haya experimentado la materia vegetal que originó el carbón: turba, lignito, hulla y antracita. Cuanto más altas son las presiones y temperaturas, se origina un carbón más compacto y rico en carbono y con mayor poder calorífico. La turba es poco rica en carbono y muy mal combustible. El lignito viene a continuación en la escala de riqueza, pero sigue siendo mal combustible, aunque se usa en algunas centrales térmicas. La hulla es mucho más rica en carbono y tiene un alto poder calorífico por lo que se usa mucho en las plantas de producción de energía. Se obtienen un tipo de carbón muy usado en siderurgia llamado coque, pero también contiene elevadas cantidades de azufre que son fuente muy importante de contaminación del aire. La antracita es el mejor de los carbones, muy poco contaminante y de alto poder calorífico.
PRODUCCION MUNDIAL DE CARBON
De todos los combustibles fósiles, el carbón es por mucho el más abundante en el mundo. Se ha estimado que a fines del año 2000 existirán más de 1 billón (1x1012) de toneladas en reservas totales accesibles de forma económica, y mediante las tecnologías de explotación actualmente disponibles No solamente existen grandes reservas, sino que también están geográficamente esparcidas en más de 100 países en todos los continentes. La abundancia de las reservas constituye una disponibilidad de suministro durante mucho tiempo. Los países con más carbón son: 1-Europa Oriental y Antigua Unión Soviética 2- EEUU 3- Resto de Asia 4- China 5- África y Medio Oriente 6- Australia 7- Europa Occidental 8- América Central y Sudamérica
CARBÓN EN ESPAÑA
La abundancia de terrenos primarios, del periodo Carbonífero, en España, convierte a este país en el primer productor de carbón de toda la cuenca del Mediterráneo La explotación del carbón comenzó de forma industrial con la aparición y el desarrollo del ferrocarril y con la instalación de plantas siderúrgicas en Asturias y posteriormente en Vizcaya. El carbón asturiano tuvo que competir desde el principio con el británico ya que este se podía obtener a mejores precios que el nacional debido a la escasa potencia de las vetas asturianas. Otro gran centro hullero se forma en los terrenos de Sierra Morena, tanto al norte como al sur.
VENTAJAS
Las ventajas del carbón son que es una energía barata y con alto poder energético ya que con poco volumen de carbón se consigue mucha energía.
INCONVENIENTES
Los inconvenientes del carbón son que es bastante contaminante, y que las minas de las que se extraen ofrecen poca seguridad a los trabajadores, y los accidentes son habituales.
IMPACTO MEDIOMBIENTAL
La extracción de carbón, especialmente la extracción en superficie, requiere la conversión provisional de grandes zonas de suelo. Esto crea diferentes desafíos medioambientales, incluyendo la erosión del suelo, ruido y polución del agua, así como impactos en la biodiversidad. Se han tomado medidas en las explotaciones modernas para minimizar estos impactos. Una buena planificación y gestión medioambiental minimiza el impacto de la minería en el entorno y ayuda a conservar la biodiversidad.
BLOQUE 2: EL PETRÓLEOPETROLEO
Prospección, transporte y explotación del petróleoProspección:
Ubicado un yacimiento, se perfora el terreno hasta llegar al mismo. Se monta una torre metálica de 40-50 metros de altura que sostendrá los equipos y el subsuelo se taladra con un trépano que cumple un doble movimiento: avance y rotación. Tanto el trépano como la barra que lo acciona tienen conductos internos para que circule una suspensión acuosa de bentonita, arcilla amarillenta de adhesividad apropiada. Esa suspensión enfría al trépano y arrastra el material desmenuzado hacia la superficie.
En su boca los pozos tiene 50 cm de diámetro pero éste es de menor a mayor profundidad. Antes se perforaba verticalmente pero ahora se trabaja en cualquier dirección usando barras articuladas. Estos dispositivos permiten "dirigir" el trépano, sorteando obstáculos. Así, en Comodoro Rivadavia, se extrae petróleo de yacimientos situados bajo la ciudad sin necesidad de erigir torres en el núcleo urbano.
Transporte:
El petróleo extraído del pozo se denomina crudo. Como no se lo consume directamente, ya en el propio yacimiento sufre algunos tratamientos:
· Separación de gases: Cuatro gases, que están disueltos a presión en el crudo, se separan con facilidad.
El metano: CH4, y el etano: C2H6, componen el gas seco, así llamado porque no se licua por compresión. El gas seco se utiliza como combustible en el yacimiento o se inyecta en los gasoductos, mezclándolo con el gas natural.Otros dos hidrocarburos, el propano: C3H8, y el butano: C4H10, constituyen el gas húmedo que se licua por compresión. El gas líquido se envasa en cilindros de acero de 42-45 kg., comercializados como "Supergás" y también en garrafas de 10-15 kg. La apertura de la válvula, que los recoloca a presión atmosférica, lo reconvierte en gas.
· Deshidratación: Decantado en grandes depósitos, el crudo elimina el agua emulsionada.
El crudo se envía de los yacimientos a las destilerías que, en nuestro país, están en los centros de consumo y no en la región productora. se recurre a diversos medios:
· Por vía terrestre: vagones-tanque del ferrocarril o camiones con acoplado.
· Por vía marítima: buques petroleros, también llamados barcos cisterna o buques-tanque, con bodegas de gran capacidad. Japón ha botado petroleros gigantescos, "supertanques" con 400 metros de eslora, que acarrean hasta 500 000 m3.
· Mecánicamente el crudo se transporta por oleoductos de 30-60 cm de diámetro con estaciones en el trayecto para bombearlo, calentándolo para disminuir su viscosidad. Los numerosos tubos se destinan al transporte alternativo de los diferentes subproductos.
Explotación:
Los petróleos argentinos, en general, producen poca cantidad de naftas. El porcentaje promedio respecto del crudo destilado es del 10%. Para aumentarlo se emplea un tercer procedimiento: la destilación secundaria, destilación destructiva o cracking. Las fracciones "pesadas" como el gas oil y el fuel oil se calientan a 500ºC, a presiones del orden de 500 atm, en presencia de sustancias auxiliares: catalizadores, que coadyuvan en el proceso. De allí que se mencione el "cracking catalítico". En esas condiciones la molécula de los hidrocarburos con muchos átomos de carbono se rompe formando hidrocarburos más "livianos", esto es, de menor número de átomos de carbono en su molécula. La siguiente ecuación ilustra el hecho acaecido:
C18H36 = C8H16 + C8H18 + CH4 + C
La ruptura de la molécula de 18 átomos de carbono origina nuevos hidrocarburos, dos de ellos de 8 átomos de carbono cada uno, iguales a los que componen las naftas. Otro hidrocarburo formado es el metano: CH4. Y queda un residuo carbonoso: el coque de petróleo.
Las fracciones obtenidas mediante el cracking se envían a torres de fraccionamiento para separar:
· gases,
· naftas y eventualmente keroseno,
· y residuos incorporables a nuevas porciones de gas oil y de fuel oil.
Gracias al cracking se eleva el rendimiento de las naftas hasta el 40-50%.
Aplicaciones del petróleo. RefineríaLas principales aplicaciones del petróleo son: transporte (terrestre, marítimo y aéreo), calefacción, plásticos, fibras textiles artificiales, pinturas, detergentes, explosivos, fertilizantes, asfaltos, etc. De esta manera, los derivados del petróleo se utilizan en, prácticamente, todos los sectores de actividad.
Una refinería es una planta industrial destinada a la refinación del petróleo, por medio de la cual, mediante un proceso adecuado, se obtienen diversos combustibles fósiles capaces de ser utilizados en motores de combustión : gasolina, gasóleo, etc. Además, y como parte natural del proceso, se obtienen diversos productos tales como aceites minerales y asfaltos. Una refinería media procesa entre 15.000 y 30.000 m3 de petróleo cada día. Los complejos refineros más grandes del mundo en 2004, situados en Venezuela, llegan a procesar más de 100.000 m3 al día.
Producción y consumo mundial del petróleo
El petróleo en España. Evolución del consumoEspaña produce en estos momentos unas 164.000 toneladas anuales de petróleo, lo que equivale a un escaso 0,2% del consumo total. El 97% de esta producción procede del yacimiento situado frente a las costas del delta del Ebro (complejo Casablanca-Rodaballo-Montanazo) descubierto en 1973 por Shell.
Ventajas e inconvenientes del uso del petróleo
-De él se obtienen muchas cosas.
-Muy avanzado.
-Riesgo ecológico.
-Todo adaptado para él.
-Cada vez más caro.
-No se puede utilizar tal cual; si no que hay que destilarlo antes.
-No es gratuito.
-Contamina.
Impacto medioambiental
Éste combustible causan contaminación tanto al usarlo como al producirlo y transportarlo. Uno de los problemas más estudiados en la actualidad es el que surge de la inmensa cantidad de CO2 que estamos emitiendo a la atmósfera al quemar los combustibles fósiles. Como estudiamos con detalle, este gas tiene un importante efecto invernadero y se podría estar provocando un calentamiento global de todo el planeta con cambios en el clima que podrían ser catastróficos. Otro impacto negativo asociado a la quema de petróleo es la lluvia ácida, en este caso no tanto por la producción de óxidos de azufre, como en el caso del carbón, sino sobre todo por la producción de óxidos de nitrógeno. Los daños derivados de la producción y el transporte se producen sobre todo por los vertidos de petróleo, accidentales o no, y por el trabajo en las refinerías.
BLOQUE 3: EL GAS NATURAL
¿Cómo se formó el gas natural?
El gas natural se for
mó hace millones de años cuando una serie de organismos descompuestos como animales y plantas, quedaron sepultados bajo lodo y arena, en lo más profundo de antiguos lagos y océanos. En la medida que se acumulaba lodo, arena y sedimento, se fueron formando capas de roca a gran profundidad. La presión causada por el peso sobre éstas capas más el calor de la tierra, transformaron lentamente el material orgánico en petróleo crudo y en gas natural. El gas natural se acumula en bolsas entre la porosidad de las rocas subterráneas. Pero en ocasiones, el gas natural se queda atrapado debajo de la tierra por rocas sólidas que evitan que el gas fluya, formándose lo que se conoce como un yacimiento.
¿Cómo se trasporta el gas natural?
El transporte de gas natural se lleva a cabo a través de un sistema de gasoductos de nuestra propiedad, desde los yacimientos hasta la estación terminal, con una capacida
d máxima de transporte de 475 MPCD. Durante 2007 se transportó por nuestros gasoductos el 56 % del gas consumido en toda Colombia. Este servicio se presta a grandes consumidores del combustible, es decir a los que tienen consumos mayores de 100 mil pies cúbicos día (0,1 MPCD). Estos clientes son termoeléctricas, distribuidoras de gas natural e industrias cementeras, petroquímicas y mineras. Pero también es usada por clientes que no consumen tantas cantidades de gas.
¿Cuál es su explotación?Aparte de detectar los yacimientos o campos de gas natural, para su posterior explotación será preciso conocer otra serie de datos, tales como la profundidad a que se encuentran, volumen aproximado, características de los estratos1 situados encima, etc.
Si todos los elementos de juicio reunidos en una campaña de prospección resultan satisfactorios, se pasa a la fase de perforación para la extracción del producto de los yacimientos.
Existen diversos métodos y técnicas para la recuperación del petróleo o gas de una formación productora y su selección depende de muchos factores. Normalmente para la perforación y sondaje de un pozo de petróleo o de gas natural se utilizan plataformas donde se instalan las estructuras metálicas en forma de torre, con la maquinaria y aparatos necesarios, que en ocasiones pueden tener hasta cuarenta metros de altura.
Cuando la sonda llega al terreno previsto en la prospección, se determina la composición química y presión del petróleo y/o gas natural y, si se estima rentable, el pozo se pone en explotación. Generalmente, en estos casos, se realizan otras perforaciones cerca de la primera, para delimitar las reservas del yacimiento y para aumentar la capacidad de producción.
El gas obtenido directamente de los pozos de extracción es un gas bruto y normalmente sufre diversos procesos según el tipo de gas y su posterior utilización: depuración, fraccionamiento2, licuefacción3, etc.
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-1Estratos: Masa mineral en forma de capa que constituye los terrenos sedimentarios.
-2Fraccionamiento: Dividir en partes.
-3Licuefacción: Proceso por el cual un gas se transforma en líquido.
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¿Cuáles son sus aplicaciones?
El gas natural tiene diversas aplicaciones en la industria, el comercio, la generación eléctrica, el sector residencial y el transporte de pasajeros. Ofrece grandes ventajas en procesos industriales donde se requiere de ambientes limpios, procesos controlados y combustibles de alta confiabilidad y eficiencia.
| Sector | Aplicaciones/Procesos |
| Industrial | Generación de vapor |
| Industria de alimentos |
| Secado |
| Cocción de productos cerámicos |
| Fundición de metales |
| Tratamientos térmicos |
| Temple y recocido de metales |
| Generación eléctrica |
| Producción de petroquímicos |
| Sistema de calefacción |
| Hornos de fusión |
| Comercio y Servicios | Calefacción central |
| Aire acondicionado |
| Cocción/preparación de alimentos |
| Agua caliente |
| Energía | Cogeneración eléctrica |
| Centrales térmicas |
| Residencial | Cocina |
| Calefacción |
| Agua caliente |
| Aire acondicionado |
| Transporte de pasajeros | Taxis |
| Buses |
Producción y consumo mundial del gas
Más del 70 % del gas natural es METANO, al que acompañan otros hidrocarburos saturados como el eteno1, propano, butano, pentano y pequeñas proporciones de otros gases.
La composición del gas natural oscila según la procedencia del mismo
| MAR DEL NORTE | ARGELIA | LIBIA |
| METANO | CH4 | 92% | 91,2% | 86,5% |
| ETANO | C2H6 | 3,5% | 7,4% | 12,4% |
| PROPANO | C3H8 | 0,7% | 0,8% | 0,3% |
| BUTANO | C4H10 | 0,3% | 0,1% | ... |
| OTROS | | 3,5% | 0,5% | 0,8 |
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-1Eteno: tipo de hidrocarburo saturado.
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En el entorno futuro de transabilidad, perspectiva de ventas restringidas a un mercado doméstico reducido y con precios de venta inferiores al de oportunidad internacional, no atraerá inversiones.
El gas natural apareció tardíamente en Colombia cuando otras fuentes energéticas estaban consolidadas y podían suplir con holgura la demanda existente. En la actualidad, el consumo interno de gas natural enfrenta la competencia entre fuentes y enfrenta límites de crecimiento rentable por el bajo ingreso per cápita y el pequeño tamaño del mercado doméstico. Las reservas no aumentaron sustancialmente en la década pasada.
Evolución del gas natural en España
En el gráfico posterior, se observa que el consumo mensual de gas natural oscila en función de la estacionalidad, marcando un mínimo en agosto y un máximo en enero. En el consumo anual, la tendencia alcista es constante, aunque entre noviembre y febrero los incrementos han sido muy superiores. Durante los últimos doce meses, el consumo ha aumentado en 53.956 GWh.
Impacto medioambiental del gas natural
El gas natural es el combustible fósil con menor impacto medioambiental de todos los utilizados, tanto en la etapa de extracción, elaboración y transporte, como en la fase de utilización.
Respecto a la fase de extracción, la única incidencia medioambiental está lig
ada a los pozos en los que el gas natural se encuentra ligado a yacimientos de petróleo que carecen de sistemas de reinyección. En esos casos el gas se considera como un subproducto y se quema en antorchas (ver foto). Por otro lado, la transformación es mínima, limitándose a una fase de purificación y en algunos casos, eliminación de componentes pesados, sin emisión de efluentes ni producción de escorias.
Las consecuencias atmosféricas del uso del gas natural son menores que las de otros combustibles por las siguientes razones:
· 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, evitando los procesos de transformación como los que tienen lugar en las plantas de refino del crudo.
· 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.
