FUENTES DE ENERGÍA

TIPOS DE ENERGÍA SEGÚN SU ORIGEN

FUENTES DE ENERGÍAENERGÍAS NO RENOVABLESCARBÓN• Mineral de origen orgánico constituido básicamente por

carbono.• Formado hace 300 millones de años por carbonatación de

restos vegetales bajo ciertas condiciones de presión ytemperatura

TIPO DE CARBÓN % DE CARBONO PC (Kcal/kg) ORIGEN

Antracita95% 8000 Era primaria

Hulla85% 7000 Era primaria

Lignito 75%6000 Era secundaria

Turba50% 2000 Muy reciente

FUENTES DE ENERGÍACARBÓN ARTIFICIAL

VEGETAL• Se obtiene por medio de una combustión parcial de

madera.• En la actualidad es poco utilizado. Uso casi exclusivo

para barbacoas.

CARBÓN DE COQUE• Se obtiene a partir de la hulla• Utilizado en la fabricación del acero como

combustible y como reductor de óxidos ferrosos.• Este carbón es poroso y resistente.

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FABRICACIÓN CARBÓN DE COQUE

• Se introduce la hulla en una cámara cerrada.

• Se introduce oxígeno en la cámara.

• Se mantiene a 1100ºC durante 16 horas.

• Se extrae en vagonetas y se transporta a la torrede enfriamiento.

• Se comprime y se obtienen briquetas de coque.

• Se enfría con cortinas de agua.

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PRODUCTOS OBTENIDOS

Además del coque en el destilado se obtiene

• Gas ciudad.

• Vapores amoniacales para fertilizantes.

• Grafito.

• Brea o alquitrán.

Aceites.

Pez, alquitranes.

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FUENTES DE ENERGÍAENERGÍAS NO RENOVABLESPETRÓLEO• El petróleo es un combustible sólido, de color

negro, constituido fundamentalmente por carbono,hidrógeno y trazas de otros elementos químicos,como nitrógeno, azufre, oxígeno… .

• El petróleo se originó a partir de la descomposiciónde restos de animales y algas microscópicasacumulados en terrenos sedimentarios,generalmente en los lechos de mares y lagos.

• En estas condiciones de presión, temperatura y faltade oxígeno, los restos orgánicos se fuerontransformando en hidrocarburos.

FUENTES DE ENERGÍAPOZOS DE PETRÓLEOPara que se pueda formar una bolsa de petróleo en un terrenoEs necesario que exista una roca madre porosa que actúe a modo deesponja; en ella se forman los hidrocarburos que impregnan esta rocamadre.De la roca madre los hidrocarburos deben migrar hacia las trampas depetróleo, estructuras geológicas en las que el crudo queda atrapado;están recubiertas por estratos de roca impermeable que impide lamigración del petróleo a la superficie.Esta acumulación, llamada bolsa de petróleo es de donde se extraecomercialmente el petróleo.

FUENTES DE ENERGÍADESTILACIÓN DEL PETRÓLEO

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ENERGÍAS NO RENOVABLES

GAS NATURAL

Formado en un proceso análogo al del petróleo.

Gas natural húmedo, se encuentra en la partesuperior de los yacimientos petrolíferos.

• Se halla mezclado con combustibles gaseososprocedentes del petróleo

Gas natural seco, se encuentra en grandes bolsasrecubiertas de material impermeable.

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ENERGÍAS NO RENOVABLES

ENERGÍA NUCLEAR

La energía nuclear es una energía contenida en lamateria, que es liberada cuando se producen ciertasreacciones nucleares.

La energía nuclear se caracteriza por:

• Producir una gran cantidad de energía eléctrica.

• Generar residuos nucleares, muy difíciles de tratar,que hay que confinar en depósitos aislados ycontrolados durante mucho tiempo.

• No producir contaminación atmosférica de gases deefecto invernadero porque no hay combustión.

FUENTES DE ENERGÍATIPOS DE ENERGÍA NUCLEARENERGÍA DE FISIÓNEs una reacción en la que los núcleos de ciertos elementosquímicos pesados (uranio-233, uranio-235 y plutonio-239) serompen (fisión) en dos núcleos más ligeros por el impacto de unneutrón sobreexcitado.liberando una gran cantidad de energía térmica y quedando libresdos o tres neutrones energizados.Estos neutrones están dispuestos a chocar con nuevos núcleos,generando nuevas fisiones, con gran desprendimiento de energíay con la liberación de nuevos neutrones dispuestos a nuevoschoques.A este fenómeno se le llama reacción en cadena, y si no secontrola el número de escisiones, la energía térmica producida estan grande que provocaría un efecto asimilable a una bombaatómica.

FUENTES DE ENERGÍATIPOS DE ENERGÍA NUCLEARENERGÍA DE FUSIÓNEs una reacción que consiste en la unión (fusión) dedos núcleos de elementos ligeros, deuterio y tritio(isótopos del hidrógeno), a muy elevada temperaturapara que la energía que porten sea capaz de superarlas fuerzas de repulsión entre núcleos.El fin de esta unión es formar un núcleo, de helio, máspesado y estable, liberándose una gran cantidad deenergía térmica.Éste es el mismo fenómeno que se produce en lasuperficie solar y en las estrellas.El problema que presenta la fusión es puramentetecnológico: la necesidad del desarrollo de nuevosmateriales capaces de confinar este tipo de reaccionesen las que se pueden alcanzar millones de gradoscentígrados, ya que, a día de hoy, no existe ningúnmaterial capaz de soportar esas temperaturas.

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LLUVIA ÁCIDAEs la lluvia producida por nubes que contienen pequeñas partículas deácido.Al quemar combustibles, sobre todo, fósiles se generan gasescontaminantes.Estos gases, en especial los óxidos de nitrógeno y el dióxido de azufre,reaccionan al contacto con la humedad del aire y se transforman en ácidosulfúrico, ácido nítrico y ácido clorhídrico . Estos ácidos se depositan enlas nubes.

FUENTES DE ENERGÍAPROBLEMAS MEDIOAMBIENTALES

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EFECTOS DE LA LLUVIA ÁCIDA SACUATICOS• Al aumentar la acidez de las aguas

de ríos y lagos, produce trastornosimportantes en la vida acuática.

• Camarones, caracoles y mejillonesson las especies más afectadas porla acidificación acuática. Unamayor acidez en el agua puedecausar deformaciones en los pecesjóvenes y puede evitar la eclosiónde las huevas.

• Infiltra metales tóxicos, tales comoel cadmio, níquel, manganeso,plomo, mercurio. Se introducenen el terreno y de ahí se filtran alas corrientes de agua.

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FUENTES DE ENERGÍAEFECTOS DE LA LLUVIA ÁCIDA SSUELOS• Aumenta la acidez de los suelos, y esto

origina cambios en la composición delos mismos, produciéndose lalixiviación de importantes nutrientespara las plantas (como el calcio)

• La vegetación sufre también un dañodirecto por contacto que puede llegar aocasionar en algunos casos la muertede la especie.

• Las construcciones históricas, que sehicieron con piedra caliza,experimentan también los efectos de lalluvia ácida.

• La piedra al entrar en contacto con lalluvia acida, reacciona y se transformaen yeso, que se disuelve con el aguacon mucha facilidad.

• También los materiales metálicos secorroen a mucha mayor velocidad.

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CENTRALES DE CICLO COMBINADOSu funcionamiento inicial esparecido a la turbina de un avión.

Una turbina de gas está unida a ungenerador.

Los gases de la combustión losutilizamos para calentar unsegundo circuito y crear vapor deagua.

Este vapor mueve una turbina de vapor, a la que conectamos ungenerador de electricidad.

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GASIFICACION DEL CARBÓN• La gasificación del carbón es un proceso que transforma el carbón desde su estado

sólido, en un combustible gaseoso mediante una oxidación parcial

• Se le retiraran una serie de sustancias indeseables, como son los compuestos de S y laceniza del carbón original.

• El resultado es una fuente energética gaseosa, limpia y transportable.

• La gasificación es el proceso de suministro de O2 de forma controlada para que seproduzca calor y un nuevo combustible gaseoso, conforme se consume el carbón.

• Cuando un carbón se quema, su energía química se libera en forma de calor; el O2 delaire se combina con el C y el H2 del carbón, produciendo CO2, H2O y energía térmica.

• En condiciones normales, cuando hay aire en exceso, toda la energía química delcarbón se convierte en calor y el proceso normal es la combustión.

• Si el O2 disponible se reduce, se libera menos calor del carbón y en la reacciónaparecen nuevos productos gaseosos, como el H2, CO y CH4 que contienen tambiénenergía química.

• Continuaremos con la reducción del O2 disponible hasta alcanzar un punto a partirdel cual un porcentaje del carbón ya no se convierte en gas

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FUENTES DE ENERGÍAEn una zona turística para subir a una montaña de 500 m se emplea unalocomotora de vapor. Suponiendo que la locomotora junto con lospasajeros pesa 30 tn, determina la cantidad mínima de antracitanecesaria quemar si su rendimiento es del 8%Pc=8.000kcal/kg.

𝛈=𝐸𝑢

𝐸𝑠= 0,08

Eu = m · g · h = 30.000Kg · 9,8m/s2 · 500m = 1,47 · 108J =35.167,46kcal

Es = Pc · m = 8.000kcal/kg · m

Eu = 0,08 · Es; 35.167kcal = 0,08 · 8.000kcal/kg·mm=54,95kg

FUENTES DE ENERGÍASuponiendo que el poder calorífico consumido en España en 2010 fuePc=7.000kcal/kg. Y que las centrales térmicas usadas tuvieron unrendimiento del 33%. Calcula la energía eléctrica producida por ellas enMwh. Carbón consumido 24,09·106 tn

𝛈=𝐸𝑢

𝐸𝑠= 0,33

Es = Pc · m = 7.000kcal/kg · 24,09 · 109kg = 168,63 · 1012kcal

168,63 · 1012kcal/2,4 · 10-4 = 70,26 · 1016J

Eu = 0,33 · Es = 0,33 · 70,26 · 1016J =23,19 · 1016J = 23,19 · 1016 ws

0,00644166 · 1016 wh = 64.416.666MwhE = 64.416.666 Mwh

FUENTES DE ENERGÍAPara calentar un deposito de agua de 2.000 litros, se han gastado1,5 litros de gasóleo. Calcula el incremento de temperaturaoriginado si el rendimiento de la instalación es del 85%.Densidad del gasóleo (𝛅=0,7kg/dm3)

𝛈=𝐸𝑢

𝐸𝑠= 0,85

Eu = m · Ce · 𝛥t = 2.000 kg · 1kcal/kg°C · 𝛥t

m = V · D = 1,5dm3 · 0,7 kg/dm3 = 1,05 kg

Es = Pc · m = 10.300kcal/kg · 1,05kg = 10.815kcal

Eu = 𝛈 · Es

2.000 kcal/°C · 𝛥t = 0,85 · 10.815kcal

𝛥t = 9.192,75 kcal/2.000kcal/°C = 4,6°C

Δt = 4,6°C

FUENTES DE ENERGÍADisponemos de 2 litros de alcohol para calentar 0,5 kg depetróleo. Suponiendo que el rendimiento del mechero es del60%, calcular hasta que temperatura podremos calentar elpetróleo si la temperatura inicial es de 10°C.

Petróleo Ce = 0,5kcal/kg°C

Alcohol Pc = 7.000cal/kg