INFORME

COMPARACION DE CALORES DE COMBUSTION DE COMBUSTIBLES FOSILES Y ALTERNATIVOS

ALUMNO

Yerson Jesús Fernández Osorio

Código: 104066

PROFESOR

COMBUSTIBLES FÓSILES

Características, origen, aplicaciones y efectos de los combustibles fósiles

Los humanos necesitamos energía para cualquier función que desarrollamos. Las casas se deben calentar, se necesita energía para el desarrollo de la industria y la agricultura e incluso en nuestro cuerpo existe un flujo constante de energía. Todos los procesos que nos proporcionan con los lujos y comodidades en nuestra vida diaria requieren de un gasto energético. Esto es un proceso industrial que puede desarrollarse mediante el uso de diferentes fuentes. Estas fuentes pueden ser renovables y no renovables. Las fuentes de energía renovable se reemplazan con el tiempo y por lo tanto no desaparecen fácilmente. Sin embargo las fuentes de energía no renovable están amenazadas y pueden desaparecer si el uso es alto. Hoy en día, se usan muchas fuentes de energía renovables, por ejemplo energía solar, eólica e hidráulica. Irónicamente, hoy en día todavía utilizamos como mayores recursos energéticos aquellos provenientes de fuentes de energía no renovable, o combustibles fósiles (figura 1). Al no ser renovable estas fuentes tendrán una tendencia a subir de precio hasta niveles en los que no será económicamente satisfactorio su utilización. Los combustibles fósiles consisten en depósitos de organismos fósiles que en una ocasión estuvieron vivos. La materia orgánica se forma durante siglos. Los combustibles fósiles consisten principalmente en uniones de carbón e hidrogeno. Existen tres tipos de combustibles fósiles que pueden usarse para la provisión energética: carbón, petróleo y gas natural. Carbón es un combustible fósil que se ha formado durante millones de años por el depósito y caída a la tierra de material vegetal. Cuando estas capas se compactan y se calientan con el tiempo, los depósitos se transforman en carbón. El carbón es muy abundante en comparación con otros combustibles fósiles. Los analistas predicen en ocasiones que a nivel mundial el uso del carbón aumentara cuando haya escasez de petróleo. Los suministros actuales de carbón pueden durar del orden de 200 años o mas. El carbón generalmente se extrae de las minas. Desde mediados del Siglo 20, el uso del carbón se ha doblado. Desde 1996 su aplicación empieza a disminuir. Muchos países dependen del carbón como fuente energética porque no pueden permitirse la utilización de petróleo o gas natural al ser mas costoso. La China e India son los mayores usuarios de carbón como fuente energética. 

EL PETRÓLEO

 Es un líquido combustible fósil que se forma por los restos de microorganismos marinos depositados en el fondo del mar. Después de millones de años los depósitos acaban en rocas y sedimentos donde el petróleo es atrapado en ciertos espacios. Se extrae mediante plataformas de explotación. El petróleo es el combustible más usado. El petróleo crudo consiste en muchos compuestos orgánicos diferentes que se transforman en productos en un proceso de refinamiento. Se desarrolla en los coches, jets, carreteras, tejados y muchos otros usos. El petróleo no puede encontrarse de manera constante en cualquier parte de la tierra y consecuentemente es un recurso limitado a ciertas áreas geográficas provocando guerras entre los suministradores de petróleo. Por ejemplo, el caso de la guerra del Golfo en 1991.EL GAS NATURAL

 Es un recurso fósil gaseado que es muy versátil, abundante y relativamente limpio si se compara con el carbón o petróleo. Al igual que el petróleo su origen procede de los microorganismos marinos depositados. Es una fuente de energía relativamente poco explotada y nueva. En 1999, se utilizaba mas carbón que gas natural. Sin embargo en la actualidad el gas natural empieza a ganar terreno en países desarrollados. De cualquier manera, la gente teme que al igual que el petróleo también el gas natural desaparecerá. Algunos científicos han previsto que esto ocurrirá a mediados o finales del siglo 21. El gas natural consiste fundamentalmente en metano (CH4). Se comprime en volúmenes pequeños en grandes profundidades en la tierra. Al igual que el petróleo, se extrae mediante perforación. Las reservas de gas natural están mas distribuidas a nivel mundial que el petróleo.

Figura 1. Fuente: Energy Información Administración

La energía que proviene de la quema de combustibles fósiles se convierte en electricidad y calor en plantas eléctricas. Cuando se queman los fósiles el carbón e hidrogeno reaccionan con el oxigeno produciendo dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O). Durante esta reacción se produce calor. La electricidad se genera mediante la transformación de energía mecánica (calor) con energía eléctrica por medio de una turbina o generador. Las plantas eléctricas son muy caras de construir y por lo tanto la inversión inicial es muy grande, pero cuando existen la eficiencia de transformar los combustibles en energía es muy alta. En la mayoría de las ocasiones se crema mayor electricidad que la que se necesita, porque la electricidad no se puede almacenar. La demandas eléctricas varían durante el año y por lo tanto la provisión debe de estimar cual será la carga máxima prevista, que significa la mayor demanda energética durante el año. Si las demandas exceden significativamente la capacidad de la

planta eléctrica de generar energía puede provocar apagones temporales.

Históricamente, los combustibles fósiles están disponibles en grandes cantidades fácil de obtener y transportar. Sin embargo existen claros signos en la actualidad que el las fuentes de suministro de combustible fósiles son limitas y se agotan y que su reposición podría tardar del orden de siglos. Tanto las fuentes como los sumideros de combustibles fósiles son limitados. Las fuentes existen en capas profundas de la tierra y los sumideros, por ejemplo, el aire y el agua, que absorbe los productos residuales de estos combustibles fósiles.

Los combustibles que se queman son responsables de grandes problemas medioambientales que son de gran relevancia en la agenda política actualmente. Ejemplos de la acumulación de gases invernadero, acidificación, contaminación del aire, contaminación del agua, daño de las capas superficiales y ozono troposférico. Estas son señales de problemas medioambientales causados por la liberación de contaminantes que normalmente están de forma natural presente en la estructura de los combustibles, como el Sulfuro y el Nitrógeno. Actualmente, la quema del petróleo es responsable de 30% de las emisiones de dióxido de carbono en aire. El gas natural no libera dióxido de carbono debido a su estructura de metano. Las emisiones mas largas son causadas por la combustión del carbón. El carbón puede dar como resultado fuegos en las capas subterráneas de la tierra que son virtualmente imposibles de extinguir. El polvo de carbón puede incluso explotar. Por eso se considera la minería del carbón una profesión muy peligrosa. El petróleo puede acabar en el suelo o en el agua en forma cruda, por ejemplo en periodo de guerras o debido a fugas de petróleo. Esto ha causado grandes desastres naturales en el planeta.

Por que usamos extensamente los combustibles fósiles todavía? La pregunta es simple: porque es más barato que otras alternativas que existen en la actualidad. Algunos científicos medioambientalistas vaticinan que los precios de los combustibles fósiles aumentaran en el tiempo debido a su escasez en el mercado. Esto puede provocar un cambio a fuentes de tecnología alternativa que, de hecho, ya se está empezando a notar. El IPCC no está seguro si desaparecerán totalmente los combustibles fósiles en un futuro.

COMBUSTIBLES ALTERNATIVOS

La gasolina y el diesel son todavía los combustibles reyes de la cadena de suministro pero los combustibles alternativos están balanceando la escala más hacia lo verde.

Una creciente cantidad de personas cree que los combustibles alternativos jugarán un rol más amplio en los coches y camiones del futuro. De acuerdo con Larry West, tal interés ha sido impulsado por tres importantes consideraciones: Los combustibles alternativos tienen, generalmente, menos emisiones que contribuyan al smog, la contaminación del aire y el calentamiento global.

La mayoría de los combustibles alternativos no provienen de fuentes fósiles finitas y son sostenibles.

Los combustibles alternativos pueden ayudar a las naciones a convertirse en energéticamente independientes.

Con esto en mente, nos enteramos que la Ley de 1992 del  Departamento de Políticas Energéticas de los EEUU, consideró ocho combustibles alternativos como notables, algunos están en uso y otros son considerados de naturaleza más experimental. Sin importar la diferenciación, los combustibles en esta lista tienen el potencial de servir como alternativas totales o parciales a la gasolina y el diesel. Esta es la lista de los ocho mejores combustibles alternativos.

Etanol. Una alternativa basada en alcohol al fermentar y destilar cosechas, como las de maíz, cebada o trigo. Puede ser mezclado con gasolina para incrementar los niveles de octano y mejorar la calidad de las emisiones. Positivo: Los materiales son renovables. Negativo: Los subsidios al etanol tienen un impacto negativo en los precios de los alimentos y su disponibilidad.

Gas natural. El gas natural es un combustible que quema limpio y está disponible ampliamente en muchas partes del mundo a través de instalaciones  que suministran gas natural a las casas y las empresas. Positivo: Camiones y coches con motores diseñados especialmente producen menos contaminación perjudicial que la gasolina o el diesel. Negativo: La producción de gas natural crea metano,  un gas de invernadero que es 21 veces peor que el CO2 para el calentamiento global.

Electricidad. La electricidad puede ser usada como un combustible alternativo para los vehículos eléctricos o de celdas de combustible. Los vehículos movidos con electricidad almacenan la energía en baterías que se recargan enchufando el vehículo en una fuente convencional de electricidad. Los vehículos de celdas de combustible se mueven con electricidad que es producida a través de una reacción electroquímica,  que ocurre cuando el hidrógeno y  el oxígeno se combinan. Positivo: Las celdas de combustible producen electricidad sin combustión ni contaminación. Negativo: Mucha electricidad se genera hoy de carbón o gas natural, dejando una gran huella de carbono.

Hidrógeno. El hidrógeno puede ser mezclado con gas natural para crear un combustible alternativo para vehículos que usen ciertos tipos de motores de combustión interna.  El

hidrógeno también se usa en vehículos de celdas de combustible que se mueven con electricidad  producido por la reacción electroquímica cuando el hidrógeno y el oxígeno se combinan en la celda. Positivo: No emisiones dañinas. Negativo: Coste.

Propano. El propano – también conocido como gas licuado de petróleo  – es un subproducto del procesamiento natural del gas natural y la refinación de petróleo. Ampliamente utilizado para cocinar y calentar, el propano es también un combustible alternativo popular para vehículos. Positivo: El propano  produce menos emisiones que la gasolina y también existe una gran red de transporte, almacenamiento y distribución para este producto. Negativo: La producción de gas natural crea metano,  un gas de invernadero que es 21 veces peor que el CO2 para el calentamiento global.

Biodiesel. El biodiesel es un combustible alternativo basado en grasas vegetales o animales, aún aquellas recicladas de restaurantes que las han usado para cocinar. Los motores de vehículos pueden ser convertidos a quema de biodiesel en su forma más pura, y este también puede ser mezclado con diesel y usado en motores no modificados. Positivo: El biodiesel es seguro, biodegradable, reduce el contaminante aire asociado a las emisiones de vehículos, tales como macropartículas, monóxido de carbono e hidrocarburos. Negativo: limitadas infraestructuras de producción y distribución.

Metanol. El metanol, también conocido como alcohol de madera, puede ser usado como combustible alternativo en vehículos flexibles en ese sentido, que están diseñados para usar M85, una mezcla  de 85% de metanol y 15% de gasolina, pero los fabricantes no están produciendo más vehículos  para ser movidos con metanol. Positivo: El metanol podría convertirse en un importante combustible alternativo en el futuro como  fuente del hidrógeno que necesitan los vehículos de celdas de combustible. Negativo: Los fabricantes no están produciendo más  vehículos que utilicen metanol.

Combustibles  P Serie. Los combustibles P Serie son una mezcla de etanol, líquidos del gas natural y metiltetrahidrofurano, un solvente derivado de biomasa. Los combustibles P Serie son combustibles alternativos claros y de alto octanaje que puede ser usado en vehículos flexibles. Positivo: Los combustibles P Serie pueden ser usados solos o mezclados con gasolina en cualquier proporción al adicionarlo simplemente en el tanque. Negativo: Los fabricantes no están produciendo vehículos.

CONCLUSIONES

Los combustibles no contaminantes son una gran alternativa en cuanto al uso como combustible en automóviles, según las perspectivas hechas por diferentes agencias, los

combustibles no contaminantes, que en estos momentos no están al alcance de la mayoría de las personas, que no tienen una red de distribución apropiada y/o eficiente, y además que los costos de producción y almacenamiento son muy elevados es muy difícil que sea distribuida esta tecnología masivamente pero, con el paso de los años reducirán sus precios y se nivelarán con los precios de las gasolinas normales y hasta existe la posibilidad de que los combustibles no contaminantes sean más baratos que los que contaminan. En unos cuantos años los precios bajaran porque la tecnología utilizada en el almacenamiento, la producción y la distribución de estos combustibles no contaminantes será mejor y estará más desarrollada, además con la mejora de las tecnologías usadas en los medios de conversión de los combustibles hará posible que el precio de los automóviles sea menor y los automóviles que utilicen combustibles no contaminantes no sean tan caros como ahora, al ser el precio el factor que impide que las personas usen masivamente los combustibles no contaminantes y al bajar los precios el uso de los combustibles no contaminantes y el de combustibles que contaminen menos será una realidad. Solo hay que esperar que la tecnología avance lo suficiente. Hay que esperar que la tecnología se desarrolle para que nos facilite el uso de los combustibles no contaminantes y así tener un carro que utilice como combustible el hidrógeno, lo cual está en fase experimental, al igual que esperamos que la tecnología se desarrolle para poder ir a Marte y para hacer viajes transcontinentales más rápidos a través de naves espaciales. La empresa Chrysler planea lanzar al mercado en el 2007 un automóvil cuyos costos hagan al vehículo accesible al público, hay otras compañías que también desarrollan automóviles no contaminantes, la diversidad en el mercado también incidirá en que los precios sean aún más bajos.

Por otro lado el rendimiento general al utilizar un 10% de alcohol en la gasolina no presenta una disminución de este, pero tampoco se puede inferir que hay una mejora significativa. Esto concuerda con la experiencia mundial, donde mezclas tan bajas de gasolina con alcohol mejorarán la combustión, compensando así el menor contenido energético del alcohol respecto a la gasolina. Si es notorio que los vehículos carburados presentan una mejora de rendimiento y los inyectados mantienen su rendimiento.

Se observó que los vehículos de la Gerencia de Mercadeo y Distribución su rendimiento fue mayor debido a las grandes distancias recorridas en carretera abierta (Pistas). No así con los vehículos de las otras dos gerencias, cuyos recorridos en ciudad, hacen notar que el rendimiento no mejoró. En todo caso esto es un factor que se da con cualquier combustible, se sabe que el rendimiento en ciudad es menor que en carretera abierta, debido a que en zona urbana el auto permanece mucho más tiempo con el motor funcionando y sin avance y/o avance muy lento.