Tecnología

2. Los combustibles fósiles son:
El carbón
El petróleo
y el gas natural
¿De donde proceden todos ellos?
De restos vegetales y otros organismos vivos que hace millones de años
fueron sepultados por efecto de grandes cataclismos 0 fenómenos naturales.
¿Y que ha ocurrido con estos restos vegetales y organismos?
Se fueron transformando, por la acción de los microorganismos, bajo unas
condiciones de temperatura y presión adecuadas

3. Según el residuo orgánico de que se trate, de las condiciones y el tiempo de
permanencia, tenemos:
combustibles sólidos (carbón)
combustibles líquidos (petróleo)

4. combustibles gaseosos (gas natural)
2.1 El carbón

5. A. Tipos de carbón
Atendiendo a su procedencia, los carbones se clasifican en:
minerales y artificiales
1. Carbón mineral.
¿Cual es la procedencia?
Procede de la transformación de grandes masas de vegetación que han
debido quedar sepultadas y han sufrido un proceso de carbonización
total 0 parcial.

6. Según la naturaleza de los vegetales y su antigüedad, el carbón presenta una
composición diferente.
Se distinguen cuatro tipos:
antracita
Es de color negro a gris acero, es brillante
hulla
Es de color negro y brillo mate o graso

7. lignito
Es de color negro o pardo y frecuentemente
presenta una textura similar a la de la madera
turba
color pardo oscuro

8. El consumo de carbón en España en el año 2010 fue de 13,69 Mtep, y procedió
de los países indicados en el grafico.

9. 2. Carbones artificiales
Son fabricados 0 modificados por el ser humano
Los más importantes son:
- Carbón vegetal
Se obtiene quemando madera, apilada en montones recubiertos
generalmente de barro, para evitar el contacto directo con el aire y, de esta
manera, conseguir la combustión.

10. En que se utiliza:
En calefacciones (braseros)
En la actualidad prácticamente no se emplea, excepto en barbacoas
- Carbón de coque
Este se utiliza, fundamentalmente, como combustible y reductor de óxidos
metálicos en los altos hornos, para la obtención del acero
Este carbón deberá ser poroso para permitir el paso del aire hacia arriba, y
resistente, para soportar la enorme carga que se encuentra encima de él
Breve introducción del carbón
¿Cuando se empieza a utilizar a gran escala el carbón?
En el siglo XVI, como sustituto de la madera, que empezaba a escasear.
¿Qué ocurre en la Revolución Industrial con el carbón?
Constituye la fuente de energía principal en maquinas industriales, tracción
ferroviaria e iluminación de ciudades.

11. ¿Qué ocurrió en 1910?
Que más del 90 % de la energía consumida a nivel mundial provenía del
carbón. La producción anual fue durante aquel añ0 de 1200 millones de
toneladas.
¿Qué ocurre partir de 1920 ?
El carbón empieza a experimentar una notable decadencia a favor del
petróleo.
¿ Qué ocurre en la actualidad?
Su uso se restringe casi exclusivamente a centrales térmicas clásicas.

12. B. Aplicaciones del carbón
El carbón en la actualidad ha perdido mucha importancia debido a su alto
poder contaminante, sigue teniendo bastantes aplicaciones como fuente
primaria de energía.
Cabe destacar tres aplicaciones importantes:
1. Fabricación de corbón de coque
2. Obtención de productos industriales
3. Producción de electricidad en centrales térmicas clásicas
1. Fabricación de carbón de coque.
Se emplea para la fabricación del acero.
Este carbón realiza dos funciones vitales:
a) Servir como combustible, para fundir el mineral de hierro.
b) Emitir gases que reaccionen con los óxidos ferrosos para transformarlos
en hierro. Este proceso recibe el nombre de reducción

13. El proceso de obtención del carbón de coque se muestra a continuación:
1. Se introduce
carbón de hulla en
una cámara cerrada
2. Se controla la cantidad
de oxígeno que se
introduce en la cámara
Carbón de hulla
3. Se aumenta la temperatura
hasta unos 1100ºC y se
mantiene durante unas 16h
4. Se extrae el carbón de
coque , al rojo vivo, y se
vierte sobre un vagón

14. 5. Se transporta hasta la
torre de enfriamiento
(cortina de agua).
6. Antes de que se enfrié
se realizan briquetas de
coque comprimiéndolas
fuertemente
2. Obtención de productos industriales.
Los mas importantes son:
- Gas ciudad
Fue empleado, como combustible gaseoso en sustitución del butano en la
mayoría de la viviendas de las grandes ciudades. En la actualidad, este gas se
emplea en las propias coquerías 0 para la industria. Fue retirado del uso
domestico por ser muy tóxica .

15. - Vapores amoniacales
Se obtiene sulfato amóniaco, usado como fertilizante.
- Grafito
- Brea 0 alquitrán
Aceites. De ellos se sacan productos tales como medicamentos (acido
acetilsalicilico), colorantes, insecticidas, explosivos. plásticos, etc.
Se obtienen:
Pez. Para pavimentar carreteras (asfalto) e impermeabilizar tejados.
3. Producción de electricidad en centrales térmicas clásicas.
Generan electricidad a partir de combustibles fosiles (carbon, fueloleo y
gas natural).

17. Hay dos formas de extraer el carbón:
- Explotación subterránea
Normalmente, se transporta a la superficie mediante vagonetas. A veces suele
aparecer un gas, denominado grisú y compuesto mayoritariamente por metano,
que en contacto con una chispa produce explosiones. Este sistema de extracción
es muy caro y peligroso.
Partes de una mina
El medio de transporte de la caña, es el ascensor, la jaula. En cada caña hay dos
jaulas.
El elemento más visible de un pozo minero es su castillete. Elevado muchos
metros por encima de la superficie. Oculto bajo el castillete se encuentra el
elemento más importante de una mina: la caña del pozo.
La caña es un túnel horadado en vertical, con una profundidad variable según la
programación de cada mina. Es su principal arteria de comunicación, por donde
entran y salen a diario los hombres, el carbón y los materiales. A su vez, es el punto
desde donde se excavan en horizontal las sucesivas plantas o niveles de
explotación de la mina.

20. El pozo es la perforación
vertical principal empleado
para el acceso de las personas a
la mina y para sacar el mineral
lleva aire
fresco a los
mineros y
evita la
acumulación
de gases
peligrosos
conecta el
yacimiento
de mineral
con el pozo
principal a
varios
niveles
cámaras
donde se
extrae el
mineral
se utiliza
principalmente
para levantar el
material, mineral,
gente que lleva y
los equipos
Sus funciones
pueden ser,
Ventilación,
Transporte de
material, Acceso
de servicios o
Evacuación de
emergencia

21. - Explotación a cielo abierto.
Para aquellos yacimientos que se encuentran a ras de superficie. Su extracción
es menos peligrosa y mucho mas barata, aunque no sin algunas dificultades.

22. C. Nuevas tecnologías aplicadas a las centrales térmicas
Debido a que la quema de carbón suele provocar gran contaminación del
medio ambiente.
Se están implantando nuevas tecnologías, como:
- Combustión en lecho fluido.
El carbón molido se mezcla con partículas de cal y asciende mediante una
corriente de aire. Al estar flotando, arde mejor y aumenta el rendimiento.
Además el azufre del carbón reacciona con la cal y no se emite a la atmósfera
evitando así los efectos de la lluvia ácida.

23. - Gasificación del carbón.
Consiste en inyectar oxigeno 0 aire, junto con vapor de agua, a una masa de
carbón. Con ello se genera la emisión de un gas, que posteriormente se quema.

24. D. Sectorización del consumo de carbón
Las reservas de carbón se estiman en 4300 millones de toneladas. El 82% de los
recursos carboníferos de España están concentrados en tres provincias: León
(35%), Asturias (30%) y Teruel (17%). El consumo de carbón en España durante
el año 2010 fue de 28, 33 millones de toneladas. De ellas. se importaron 21,15
millones.

25. a) Impacto medioambiental.
E. Carbón y medio ambiente
Como afecta la combustión del carbón al medio ambiente.
La combustión del carbón origina deterioros medioambientales
importantes. Los mas importantes son la emisión a la atmósfera de óxidos
de azufre (SOx) , óxidos de nitrógeno (NOx), partículas solidas,
hidrocarburos (metano) y dióxido de carbono.
Estos gases, si no son absorbidos por procesos naturales, originan un
cambio de las proporciones en el aire, y traen graves consecuencias para
nuestro medioambiente.
Cabe resaltar los siguientes efectos:
- Efecto invernadero: consiste en un aumento del tanto por ciento de
dióxido de carbono (CO2) en la atmosfera.
- Lluvia ácida: se genera como consecuencia de la emisión de azufre y
óxidos de nitrógeno a la atmosfera.
- Perdida de parte del manto fértil del suelo: origina la destrucción de
buena parte de los bosques.

26. - Contaminación de los ríos: daña la vida acuática y deteriora el agua que
consumimos.
- Deterioro del patrimonio arquitectónico: los gases producidos por la
combustión del carbón atacan la piedra, poniendo en peligro su conservación.
Los residuos sólidos originados en la combustión del carbón (cenizas ricas en
azufre) no suelen perjudicar al medio ambiente, siempre que se depositen en
vertederos controlados.
b) Tratamiento de los residuos.
Realizar las actividades 8 y 9. (pag. 36)

27. 2.2 El petróleo.
Hidrocarburo: compuesto orgánico
formado por átomos de carbono e
hidrógeno
Su color es pardo oscuro y su densidad varia entre 0,8 y 0,95 kg/ dm3 no
disolviéndose en el agua.
La composición generalmente, suele estar comprendida dentro de los valores
siguientes:

28. - Origen del petróleo.
La formación del petróleo es análoga a la del carbón. Grandes cantidades de
materia vegetal y animal (especialmente plancton marino) fueron sepultadas por
sedimentos; posteriormente, de manera gradual y en determinadas condiciones de
presión y temperatura, se originó el petróleo gracias a dos tipos de descomposición:
- Inicialmente, la descomposición se llevó a cabo mediante bacterias aerobias (que
necesitan oxigeno)
- Posteriormente, a medida que se iban depositando mas sedimentos y ya no
había oxigeno aparecieron bacterias anaerobias. Estas bacterias convirtieron la
materia orgánica en hidrocarburos, que se almacenaron en lugares donde la roca
era porosa y en cuyo alrededor había roca impermeable (arcilla) que evitaba que,
por efecto de la presión de los gases, saliese al exterior.

30. - Pozos petrolíferos.
La localización y extracción del petróleo 0 crudo no es una tarea sencilla .
Se necesita personal muy cualificado y equipos muy costosos.
Antes de proceder a la perforación, hacer un estudio de las características del
terreno.
http://www.fundacionypf.org/Infografa/extraccion_convencional.html

32. Previamente debe sufrir un proceso de destilación en las refinerías, con objeto de
separar los distintos hidrocarburos que lo forman.
Si ese gas evaporado se enfría en otro lugar, será posible recuperarlo.
Las refinerías: destilación fraccionada 0 múltiple del petróleo.
Para que se utilizan.
El petróleo 0 crudo no se utiliza directamente tal y como se extrae del yacimiento.
Supongamos que una mezcla la componen un solido y un líquido; al evaporarse
el liquido, en el recipiente quedara solamente el sólido.
El principio es bastante sencillo.
Pues bien, el crudo esta formado por distintos hidrocarburos con diferentes
temperaturas de evaporación, por lo que se pueden separar elevando su
temperatura y enfriándolo posteriormente.

33. Luego de entrar en las bandejas, cada sustancia tiene ya su lugar determinado,
mientras que el resto del petróleo que no se evaporó (crudo reducido) cae
hacia la base.
El problema que se presenta es que las temperaturas de ebullición de los
distintos hidrocarburos que componen el petróleo están muy próximas. Para
evitar que uno de ellos sea arrastrado por el otro, es necesario destilarlo de
nuevo, constituyendo lo que se denomina destilación fraccionada 0 múltiple
El petróleo crudo pasa primero por un horno, donde se calienta (hasta un
máximo 400 °C), y se convierte en vapor, pasando luego hacia las altas torres.
Una vez en las torres, los vapores ingresan (por debajo) y suben hasta llegar a
las bandejas.
Mientras los vapores van subiendo, se van enfriando, ya que pierden calor y se
depositan automáticamente en sus respectivas bandejas.

34. En la Figura se puede observar la forma interna de
la torre de destilación 0 fraccionamiento. Los
gases que ascienden burbujean en el liquido que
llena las bandejas 0 el platillo. Este liquido es mas
ligero cuanto mas alto este el platillo y, al
aumentar su nivel en cada platillo, pasa por el
rebosadero y cae en el platillo inferior. Pero al
encontrarse con los gases calientes ascendentes, se
vaporiza de nuevo en parte, y paso a paso, de
escalón en escalón, vuelve a ascender hasta
alcanzar la sección de la torre que tiene la
temperatura correspondiente a la suya de
condensación. Allí, estos gases ascendentes se
licuan y salen al exterior de la torre, mediante los
conductos adecuados.

35. La composición típica de un litro de crudo después del proceso de refino suele
ser la que se muestra en la Figura

36. Cuando la necesidad de un producto es mayor que la de otro (como es el caso de la
gasolina, que tiene mas demanda que el alquitrán), para evitar almacenamientos
excesivos, se recurre a un proceso denominado:
craqueo (en ingles cracking)
En que consiste el craqueo.
En calentar un hidrocarburo por encima de su temperatura de ebullición con
objeto de romper las moléculas complejas (por agitación térmica).
Y que conseguimos con esto:
Obtener otras de menor peso molecular que coincidan con las de los hidrocarburos
de mayor demanda.
Realizar las actividades 11, 12, 13 y 15 de la página 38

38.  Productos obtenidos y sus aplicaciones.
De los pozos petrolíferos se obtienen dos tipos de combustibles:
- Gas natural.
Se ha originado como consecuencia de la descomposición de materia orgánica
a través de un proceso análogo al del petróleo.
Suele encontrarse de dos maneras distintas:
Recibe el nombre de gas natural húmedo, ya que se halla mezclado con
combustibles gaseosos derivados del petróleo (hidrocarburos), como metano,
etano, propano y butano.
1. En la parte superior de los yacimientos de petróleo.
2. En grandes bolsas recubiertas de material impermeable (arcilla), que soporta
las altas presiones que hay en el interior.
Este gas recibe el nombre de gas natural seco. Se compone básicamente de
metano y etano (con mas del 70 %) y pequeñas proporciones de hidrogeno y
nitrógeno.

39. Una vez en la superficie, se almacena (a gran presión para que se licue el gas) en
unos depósitos llamados gasómetros, y posteriormente se conduce mediante
tuberías (gasoductos) 0 licuado (en camiones cisternas especiales) a los lugares
de consumo.
Independientemente de su procedencia, antes de ser empleado, el gas natural
sufre un tratamiento con el fin de eliminar las impurezas que contiene, así como
otros hidrocarburos, quedando prácticamente con una composición de metano
(84%), etano (8%), propano (2%) y otras impurezas.
Su poder calorífico es, en condiciones normales, de 8540 kcal/m³. Su combustión
es muy poco contaminante, ya que el porcentaje de azufre es muy bajo.

42. Hidrocarburos líquidos, sólidos y gaseosos. Los productos mas importantes que
se obtienen, son:

43. De esta manera, los gases se convierten en líquidos, recibiendo el nombre
de gases licuados del petróleo (GLP).
El propano y el butano se comercializan en botellas de distintos tamaños, a
grandes presiones.
• Otros combustibles no procedentes del petróleo son:
En la actualidad se utiliza como combustible en la propia obtención del carbón
de coque.
- Gas ciudad 0 manufacturado.
Como se obtiene.
Mayoritariamente en las coquerías, al transformar el carbón de hulla en coque
metalúrgico.
Hasta no hace mucho tiempo se empleaba para fines domésticos (calefacción ,
calentadores y cocinas).
Tiene el inconveniente de ser bastante tóxico y de contaminar el medio ambiente.
Su poder calorífico en condiciones normales (Pc(cn )) presión 1 atm y temperatura
0°C, esta comprendido entre 4000 y 5500 kcal /m³

44. - Gas pobre 0 gas del alumbrado.
Se obtiene a partir de la combustión incompleta de materia vegetal. Su poder
calorífico es muy pequeño: Pc= 1500 kcal/m³. Ya casi no se emplea.
Se obtiene al añadir agua al carburo de calcio (CaC2) Se emplea en la
soldadura oxiacetilénica. Su poder calorífico es de 13 600 kcal/m³
- Acetileno