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COMBUSTIBLES GASEOSOS

Los tipos de gas utilizados como fuentes energéticas incluyen, además del

gas natural, el denominado gas ciudad y los gases licuados del petróleo.

GAS NATURAL

Se denomina gas natural al combustible fósil que se extrae directamente

de los pozos naturales o yacimientos aislados, en ocasiones en yacimientos

petrolíferos y otras veces en depósitos de carbón.

 Yacimientos de gas son aquellos en los cuales la mezcla de hidrocarburos

se encuentra en fase gaseosa en el subsuelo.

El petróleo se localiza en yacimientos petrolíferos de profundidad variable,

se lo encuentra impregnando rocas porosas o entre los espacios de rocas

fisuradas y debajo de rocas impermeables que salga a la superficie. Es típico

que debajo del petróleo haya una capa de agua salada y, encima de él, unacapa de hidrocarburos gaseosos a presión, generalmente metano.

Durante la refinación del petróleo, en la fase de fraccionamiento

(consistente en una o varias destilaciones que separan del petróleo diversos

componentes según su volatilidad); de mayor a menor volatilidad se extraen

gases licuados (propano y butano), gasolina ligera, nafta, etc., constituye

también un método de obtención de combustibles gaseosos.

A menudo, la denominación gas natural también engloba el gas que se

obtiene de la destilación seca de la hulla o del cracking y reforming del

petróleo.

El gas natural se utiliza como combustible y como materia prima en

muchas industrias de síntesis. Se trasporta a grandes presiones a través de

gaseoductos o licuado a -150 °C en barcos denominados vulgarmente

metaneros. Antes de su utilización, el gas natural de los yacimientos ha de ser

sometido a procesos de secado, consistente en la eliminación del vapor de

agua, lavado con sosa o aminas para eliminar el sulfuro de hidrógeno y el

dióxido de carbono y separación del etano, propano, butano y componentes

superiores para obtener un elevado contenido de metano.

Una característica importante del gas natural, es que su densidad esmenor que la del aire, y por lo tanto, una fuga al aire libre no produce

acumulación de este gas, a diferencia de hidrocarburos como el butano, que se

acumulan sobre el suelo, al ser más densos que el aire.

Reacción de combustión del metano

metano + oxígeno dióxido de carbono + agua + energía

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CH4 + 2 O2  CO2 + 2 H2O + 890 kJ/mol

Ventajas del gas natural:

- El coste de instalación de esta energía queda rápidamente

amortizado por el ahorro que ofrece este sistema.

- Su combustión es más limpia

- Se caracteriza por ser un combustible cómodo porque elusuario no debe preocuparse ni de su almacenamiento ni de sudistribución.

Desventajas del gas natural:

- No renovable

- Libera CH4

- Numerosos condicionantes de maniobrabilidad

- Peligrosidad del combustible

Impacto Ambiental (Durante su combustión)

- Produce menos CO2 que el petróleo o el carbón

- No origina partículas sólidas ni cenizas.

- Prácticamente no genera SO2

Producción del gas natural en el mundo

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GAS LICUADO DE PETROLEO

El gas licuado a presión (GLP) es la mezcla de gases  condensables presentes en el gas natural o disueltos en el petróleo.

Hay dos tipos de gases que se pueden almacenar en forma líquida con

una moderada presurización –el butano y el propano- . El isobutano, el cualtiene la misma fórmula química que el butano pero con una estructura químicadiferente, es también usado. Normalmente, el butano y el isobutano semezclan con propano en varias proporciones, dependiendo el uso que se quieradar al combustible.

Propano – Es particularmente útil como un combustible portable porquesu punto de ebullición es de -42 grados centígrados. Esto significa que atemperaturas muy bajas, se vaporizará tan pronto como sea liberado delcontenedor presurizado. El resultado es un combustible de quemado limpio queno requiere mucho equipamiento para vaporizarlo y mezclarlo con el aire.

Reacción de combustión del propano:

C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O

Butano – Su punto de ebullición es aproximadamente de -0.6 C, lo cual

significa que no se vaporizará en temperaturas muy frías. Esta es la razón de

que el butano tenga usuarios más limitados y se mezcle con el propano en

lugar de usarse por sí mismo.

Reacción de combustión del butano:

C4 H 10+ 13/2 O2 ———> 4 CO2 + 5 H2O

EL gas LP es un gas derivado de fósiles, como el gas natural o el petróleo.Se puede refinar de estos dos componentes de la misma manera que la

gasolina. Mientras que la mayoría de las compañías no están enfocadas a es te

tipo de combustible, no obstante los producen porque son un bioproducto en el

proceso de refinamiento para otros combustibles.

Cuando una compañía saca gas natural del suelo, un noventa por ciento

es metano. El resto viene en forma de varios gases LP, los cuales la compañía

separa del metano antes de que se use para los hogares. La cantidad de

petróleo licuado que viene del gas natural varias, pero usualmente es del 1 al 3

por ciento.

Los gases LP son separados del petróleo también, como ya se ha

mencionado. El proceso de refinado produce un 3 por ciento de este tipo de

gas, aunque dependiendo del método utilizado, puede aumentar

considerablemente.

GAS DE ALUMBRADO

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Con el nombre de gas de alumbrado, gas de hulla o gas de coque, y enalgunos países gas ciudad, se designan a las mezclas de gases combus tiblesque arden con llama luminosa y que se forman por destilación seca de hulla o carbón de piedra, sin aire, a temperaturas de 1200 a 1300 °C. También puedenemplearse para obtenerlo otros materiales, como la madera.

Esta tecnología fue empleada antes del desarrollo de la explotación yconducción del gas natural desde el yacimiento hasta los grandesconsumidores.

En 2006 se produce el SinteGas, (del inglés SynGas, synthesis & gas),para usos petroquímicos, desde el propio gas natural:

CH4 + H2O → CO + 3 H2

Composición

  Tal como llega al usuario, tiene aproximadamente la siguientecomposición:

• hidrógeno: 45,0 %

• metano: 35 %

• etileno: 4 %

• monóxido de carbono: 8 %

• dióxido de carbono: 2 %

• nitrógeno: 5,5 %

• oxígeno: 0,5%

Fabricación

Para fabricarlo se destila la hulla en retortas de material refractario, atemperaturas de 1200 a 1300°C, sin contacto con el aire. Los productosvolátiles, gases y vapores, pasan de las retortas a un colector, que contienealquitrán y agua. En las retortas queda coque como residuo. En el colector, losgases y vapores destilados condensan agua y alquitrán. Después, aún impurosy calientes, pasan a otros condensadores, donde queda el resto de alquitrán yde amoníaco. En las fábricas modernas, después de separar de los gases latotalidad de alquitrán, se hacen pasar por lavadores (scrubbers), donde se

elimina el sulfuro de hidrógeno y otras impurezas. Finalmente, se elimina conpurificadores el total del sulfuro de hidrógeno y demás impurezas.

El gas procedente de las fábricas se almacena en grandes depósitoscilíndricos llamados gasómetros, de donde, regulada su presión, pasa a lascañerías para el consumo.

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Subproductos

De la fabricación del gas de hulla se cuentan el alquitrán de hulla , elcoque y el amoníaco. De una tonelada de carbón mineral se extraen:

• gas de alumbrado: 280 a 330 m³

• alquitrán: 51 kg

• amoníaco: 3 kg

• coque: 520 kg

HIDROGENO (el combustible del futuro)

La tecnología del hidrógeno puedeser una de las alternativas energéticas alpetróleo que permita sortear losproblemas ambientales que plantea elactual uso de combustibles fósiles, quees insostenible, pero sólo en el plazo devarias décadas, y a condición de que seinvierta masivamente desde ahora.

Históricamente y desde hace algomás de doscientos años, el manejo porparte del hombre de formas de energíade mayor densidad que la leña, como elcarbón, luego el petróleo y ahora el gasnatural han brindado junto a latecnología de conversión del calor entrabajo mecánico y electricidad, aquellasotras tecnologías que facilitan y permiten

acceder a superiores servicios de transporte, fuerza motriz, comunicaciones,confort en el hogar y perfeccionamiento del comercio.

El conjunto de tecnologías especialmente desarrolladas en el siglo XX, haelevado el nivel de consumo de energía per capita en la mayoría de los países.Ese parámetro se toma como sinónimo de bienestar.

  También, esa mayor cantidad de energía permite incrementar laproducción de alimentos, considerando que el riego y los fertilizantes son en

buena medida el resultado del dominio energético dentro del bagaje culturalevolutivo de la humanidad, hechos que han posibilitado el incrementovertiginoso de la población global. Toda esta bonanza que parecía orientadahacia un destino continuo y mejor, colapsa y resulta inconveniente para elinterés común.

Afortunadamente, el ingenio humano, impulsado muchas veces por lanecesidad de encontrar alternativas, logrará en las fuentes renovables directaso derivadas del sol, como el viento, la hidráulica, la geotermia y la biomasa, el

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recurso energético primario que le permita mantener el consumo per capita eincluir al tercio de población mundial, hoy todavía carente de serviciosenergéticos. Esto permitiría que el hombre no sea dependiente exclusivo de latracción a sangre o la leña, cuando se tiene, empleada directamente comofuente de calor.

Así, aparece el hidrógeno, elemento en estado gaseoso en condicionesambientales normales, pero que es factible de almacenamiento, transporte ydistribución, lo que permite su aplicación a cualquier segmento de la demanda.

El hidrógeno fue descubierto por el científico británico Henry Cavendish,en 1776, quién informó de un experimento en el que había obtenido agua apartir de la combinación de oxígeno e hidrógeno, con la ayuda de una chispaeléctrica. Como esto elementos, no eran conocidos, los denomino “airesustentador de la vida” y “aire inflamable” respectivamente. El químico francésAntoine Lauren Lavoisier consiguió repetir con éxito el experimento en 1785 ydio el nombre de oxígeno al “aire sustentador de la vida” y el de hidrógeno al“aire inflamable”.

El hidrógeno es el elemento más ligero, más básico y más ubicuo deluniverso. Cuando se utiliza como fuente de energía, se convierte en elcombustible eterno. Nunca se termina y, como no contiene un solo átomo decarbono, no emite dióxido de carbono. El hidrógeno se encuentra repartido portodo el planeta: en el agua, en los combustibles fósiles y en los seres vivos. Sinembargo, raramente aparece en estado libre en la naturaleza, sino que tieneque ser extraído de fuentes naturales.

El hidrógeno es un elemento químico que contiene energía y que puedeser almacenado en forma líquida o gaseosa. Es 14 veces más ligero que el aire,incoloro, inodoro y no tóxico, ya que su único producto luego de la combustiónes agua.

El hidrógeno no es fuente primaria de energía, no es un combustible quepodamos extraer directamente de la tierra como el gas natural.

La fuente más común de hidrógeno es el agua. Se obtiene por ladescomposición química del agua en oxígeno e hidrógeno partir de la acción deuna corriente eléctrica (electrólisis) generada por fuentes de energía renovable(solar fotovoltaica, eólica, etc.). Este proceso divide el agua, produciendooxígeno puro e hidrógeno.

El hidrógeno obtenido puede ser comprimido y almacenado en celdas porvarios meses hasta que se lo necesite. El hidrógeno representa energía

almacenada, se puede quemar como cualquier combustible para producircalor, impulsar un motor, o producir electricidad en una turbina.

¿Qué pasaría si todos los vehículos obtuvieran de repente suenergía a partir de células de combustible basadas en el hidrógeno?

Distintos estudios sostienen que tal conversión mejoraría la calidad delaire, la salud humana y el clima, sobre todo si se utilizara el viento en la

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generación de la electricidad necesaria para extraer el hidrógeno del agua enun proceso sin contaminación.

De forma semejante a cómo se bombea el gas en tanques, el hidrógenose bombearía en células de combustible que se basan en procesos químicos yno en la combustión, para impulsar los vehículos. Cuando el hidrógeno fluye a

través de los compartimientos de la célula de combustible, reacciona con eloxígeno para producir agua y energía.

  Tal conversión podría evitar anualmente millones de casos deenfermedades respiratorias y decenas de miles de casos de hospitalización.

La conversión de todos los vehículos actuales en vehículos alimentadospor células de combustible recargadas por el viento, podría hacerse a un costode combustible comparable con el de la gasolina, e incluso menor si seconsideran los efectos de la gasolina sobre la salud.

Las ventajas de utilizar el hidrógeno como energía son:

- No produce contaminación ni consume recursos naturales: Elhidrógeno se toma del agua y luego se oxida y se devuelve al agua. No hay

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productos secundarios ni tóxicos de ningún tipo que puedan producirse en esteproceso.- Es muy seguro: Los sistemas de hidrógeno tienen una historia de seguridadmuy impresionante. En muchos casos, el hidrógeno es más seguro que elcombustible que está siendo reemplazado. Además de disiparse rápidamenteen la atmósfera si se fuga, el hidrógeno, en contraste con los otros

combustibles, no es tóxico en absoluto.- Tiene alta eficiencia: Las celdas de combustible convierten la energíaquímica directamente a electricidad con mayor eficiencia que ningún otrosistema de energía.- Tiene un funcionamiento silencioso: En funcionamiento normal, la celdade combustible es casi absolutamente silenciosa.- Larga vida y poco mantenimiento: Aunque las celdas de combustibletodavía no han comprobado la extensión de su vida útil, probablamentetendrán una vida significativamente más larga que las máquinas quereemplacen.- Permite la modularidad: Se puede elaborar las celdas de combustible encualquier tamaño, tan pequeñas como para impulsar una carretilla de golf o

tan grandes como para generar energía para una comunidad entera. Estamodularidad permite aumentar la energía de los sistemas según loscrecimientos de la demanda energética, reduciendo drásticamente los costosiniciales.

Lo novedoso de esta tecnología es que la producción de hidrógeno esrealizada a partir de fuentes de energías renovables.

La economía del hidrógeno posibilita una enorme redistribución del poder,con consecuencias trascendentales para la sociedad. El hidrógeno tiene elpotencial de poner fin a la dependencia que el mundo tiene del petróleoimportado y de ayudar a eliminar el peligroso juego geopolítico que se está

dando entre los países musulmanes y los países occidentales. Reducirádrásticamente las emisiones de dióxido de carbono y mitigará los efectos delcalentamiento global. Y dado que es tan abundante y existe en todas partesdel mundo, todos los seres humanos dispondrán de energía.