Carbón como energía e industria


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    Buenas a todos, este es el tercer hilo de la serie que iba a ir subiendo sobre recursos energéticos, los dos anteriores fueron el petróleo y el gas natural. Los enlaces para ambos los pondre el final para que podais acceder a ellos fácilmente.

    Con este hilo ya termino la parte de energías no renovables. La energía nuclear, mas adelante, si puedo me plantearé hacerla, de momento, por falta de tiempo, no me es posible.

    Una vez más espero haber lo hecho lo mejor posible y que os guste. :blush:

    El carbón es un sólido oscuro, estratificado y combustible, resultado de la acumulación y descomposición bajo sedimentos de materia vegetal desde épocas primitivas, además está altamente distribuida por la superficie terrestre y su esperanza de vida es de unos 113 años aproximadamente.

    Su uso se remonta hasta la civilización romana y su uso ha sido muy común a lo largo de la historia teniendo auges durante el siglo XVI y la revolución industrial con la máquina de vapor y la fundición de hierro.

    Actualmente está reemplazado por el petróleo y el gas natural debido a la dificultad de su extracción y distribución además de los problemas medioambientales que produce. Hoy en día sólo se usa normalmente en centrales térmicas e industrias siderúrgicas.

    Su formación se ha dado prácticamente en todos los continentes y en todas las épocas geológicas aunque las condiciones más adecuadas para ello se dieron el periodo carbonífero (hace 347 a 280 millones de años).

    Uno de los requisitos indispensables para su formación es que haya una gran masa de vegetación cerca de otra gran masa de agua. De esta manera cuando el nivel de dicha masa de agua sube lo suficiente la vegetación muere y queda recubierta por sedimentos.

    Una vez enterrados los restos vegetales acumulados en el fondo de pantanos, lagunas o deltas fluviales son descompuestos por parte de bacterias anaeróbicas que los enriquecen continuamente en carbono. Este es el proceso denominado carbonización o carbogénesis. Para evitar la descomposición de forma aeróbica es necesario que los restos tengan un enterramiento rápido para evitar la entrada de oxígeno.

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    Existen tres teorías de formación de los distintos tipos de carbón.

    Hickling: el único factor que influye es el tiempo.

    hickling.png

    Hilt: incluye los efectos de presión y temperatura.

    Mackenzie-Taylor: determina que cada especie carbonosa es el fin de un proceso diferente.

    mackenzie-taylor.png

    Si nos atenemos a la formación del carbón como una fase bioquímica nos encontramos con los macerales.

    Los macerales son agregados orgánicos con propiedades físicas y químicas distintivas, en los que se distribuye la fracción orgánica del carbón. Se trata de una unidad mínima con entidad.

    macerales.png

    En cambio si nos atenemos a una fase geoquímica encontramos una lenta transformación de la materia orgánica a diferentes profundidades por efecto de la presión y la temperatura que definirá el rango del carbón.

    Como aspecto general del carbón podemos decir que se trata de una roca sedimentaría cuyos compuestos orgánicos mayoritarios resultan de la formación y condensación de anillos polinucleares carbocíclicos, donde el carbono, hidrogeno y oxígeno son los elementos fundamentales, en cambio el azufre y el nitrógeno son complementarios.

    La clasificación del carbón en sí lo podemos hacer de varias formas distintas, aquí sólo expondré dos de ellas.

    Clarificación Seyler:

    seyler2.png
    seyler.png

    Clasificación ASTM (American Society for Testing and Material):

    astmlargo.png

    astm.png

    Las explotaciones pueden ser tanto superficiales como subterráneas.

    Cuando las grietas de carbón se encuentran cerca de la superficie, es más económico extraer el carbón utilizando las llamadas técnicas a cielo abierto. La minería a cielo abierto recupera una proporción más grande de carbón que los métodos subterráneos. Las minas a cielo abierto pueden llegar a cubrir áreas de aproximadamente varios kilómetros cuadrados y usar piezas de equipos más largas.

    Este equipo pude incluir lo siguiente: dragalinas encargadas de quitar los materiales encontrados encima de los depósitos de carbón, palas, grandes camiones para transportar tanto el carbón como el material superior removido, excavadora de rueda de cangilones y transportadoras.

    En este proceso de minería, los explosivos son usados primero para romper a través de la superficie, o cualquier material por encima del área de minería. Se remueve el escombro con dragalinas o palas y camiones. Una vez que las grietas de carbón se encuentran expuestas, son taladradas, fracturadas y minadas a fondo en franjas. El carbón es posteriormente cargado en grandes camiones para el transporte hacia la planta preparadora de carbón o directamente donde será utilizado.


    Mina de carbón a cielo abierto en Estercuel (Teruel)

    En cambio la mayoría de las grietas de carbón son demasiado profundas para la minería a cielo abierto y requieren la minería subterránea, un método que actualmente representa alrededor del 60 por ciento de producción mundial de carbón.

    En minería subterránea, el método de cámaras y pilares avanza a lo largo de la grieta, mientras pilares y maderas se quedan de pie para soportar el techo de la mina. Una vez que las minas de cámaras y pilares se han desarrollado a un punto de parada (limitado por la geología, la ventilación, o la economía),se inicia una versión complementaria a la minería de cámara y pilar, denominada segunda minería o minería de retirada. Los mineros remueven el carbón en los pilares, recuperando de este modo tanto carbón de la grieta como sea posible. Un área de trabajo envuelta en la extracción de los pilares se llama sección pilar.

    Las secciones pilar modernas utilizan equipos controlados a distancia, incluyendo grandes soportes de techos móviles hidráulicos, que pueden prevenir derrumbes hasta que los mineros y su equipo hayan dejado el área de trabajo. Los soportes móviles de techo son similares a una mesa grande de comedor, pero con gatos hidráulicos como piernas. Después de que los grandes pilares de carbón han sido extraídos, las piernas del soporte móvil techo se acortan y se retira a una zona segura. El techo de la mina normalmente colapsa una vez que el soporte de techo móvil abandona el área.


    Mina de Raspadskaya

    La preparación del material extraído es un proceso que comprende varia etapas.

    1. ~Clasificación granulométrica: ~se comienza con una clasificación manual o automática del material extraído seguido de una clasificación por lavado o cribado recuperando el carbón en tamaño polvo al final del proceso.

    2. ~Secado:~ primero se comienza a secar a tempera ambiental, esto dará lugar a la liberación de la humedad libre. A continuación se procede al secado a una temperatura ligeramente superior a 100°C para liberar el agua retenida en las oclusiones y otras especies en secado gaseoso.

    3. ~Briqueteado:~ consiste en la unión de los trozos de carbón, seleccionados según la distribución del tamaño, mediante un aglomerante llamado brea de alquitrán.

    El almacenamiento se produce en silos en función del tamaño de grano. Las ventajas de este almacenamiento son la disponibilidad del material y la preparación del producto de salida según la demanda. En cambio como desventajas encontramos la degradación del producto por el aumento de la humedad y un aumento del coste por la creación de instalaciones preparadas para el almacenamiento.

    En cuestión de aprovechamiento el carbón ha quedado altamente desplazado por el petróleo pero aun así se sigue usando como combustible en centrales termoeléctricas e industrias siderúrgicas, en la licuefacción para la obtención de combustible liquido ya sea directa o indirectamente y para el aprovechamiento químico para obtener diferentes compuestos de gran interés industrial.

    Como combustible encontramos dos métodos de combustión del carbón:

    Lecho fijo: consiste en un sistema formado por una rejilla que va a soportar una columna con el combustible (carbón) y por la parte inferior se introduce una corriente de aire caliente.

    lecho fijo.png

    • **Lecho fluidizado: **consiste en la suspensión de granos de carbón (en tamaño adecuado) en el aire donde no existe la compactación de materiales, el aire rodea completamente a las partículas de carbón por lo que se aprovecha mucho más, permite disminuir la temperatura y como consecuencia se reducen las emisiones de NOₓ y SO₂.

    lecho fluido.png

    L a licuefacción directa consiste en transformar el carbón en un hidrocarburo líquido con el aporte directo de hidrógeno mediante los procesos bergius, SRC I y II y LTC que consisten en la adición de catalizadores de catalizadores que disminuyen la temperatura y aceleran el proceso.

    En cambio la licuefacción indirecta se realiza a través de dos etapas, la gasificación y el reactor de Fischer-Tropsch.

    Los distintos productos que podemos obtener en base al gas de síntesis o en base al metano vienen esquematizados en las siguientes dos imágenes:

    ~En base al gas de síntesis:~

    base gas de sintesis.png

    ~En base al metano:~

    en base al metano.png

    Gracias por leerlo y espero que os haya gustado. :smile:

    Enlaces:

    ~Petroleo: ~ http://exo.do/topic/23937/petróleo-como-energía-e-industria

    ~Gas natural:~ http://exo.do/topic/23990/gas-natural-como-energía-e-industria



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    sin leerme el hilo, sabes lo que contamina el carbon? :zpc:



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    Me lo leería si llevaras más mensajes.



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    @Zitcher

    Muchísimo ya que emite grandes cantidades de CO2 y como también uno de sus componentes es el azufre al quemarlo y mezclarse con el vapor de agua de las nuves crea la lluvia ácida de ahí tambien que ya prácticamente no se use.

    Además que con el protocolo de kioto y la regla de los tres veintes esta muy restringido.




Has perdido la conexión. Reconectando a Éxodo.