monografia recursos naturales el carbon
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
FACULTAD DE INGENIERÍA: ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA, MECÁNICA Y MINAS
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
RECURSOS NATURALES “EL CARBÓN”
Asignatura:PLANEAMIENTO DE SISTEMAS ELÉCTRICOS
Docente:Ing. JORGE CHINCHIHUALPA
Presentado por:
LIGAS NINA, Williams
081294
Planeamiento de Sistemas Eléctricos Recursos Naturales – EL CARBÓN
CONTENIDO
PRESENTACIÓN
RESUMEN 4
ABSTRACT 5
1. INTRODUCCIÓN 6
2. FORMACIÓN DEL CARBÓN 7
2.1. Tipos de carbón 8
3. OBTENCIÓN 9
3.1. Minas a ciclo abierto o en superficie 10
3.2. Yacimientos regulares poco profundos 10
3.3. Yacimientos de gran profundidad 10
3.3.1. Método de cámaras y pilares 10
3.3.2. Método del muro largo 10
4. TRANSFORMACIÓN Y TRANSPORTE 11
4.1. Aglomeración 11
4.2. Destilación 11
4.3. Coquización 11
5. RESERVAS DE CARBÓN 12
6. VENTAJAS DEL CARBÓN 14
7. CARBÓN Y DESARROLLO 15
8. PRODUCTOS OBTENIDOS 16
9. COMERCIO DEL CARBON 17
10. IMPACTO AMBIENTAL 18
11. CONCLUSIONES 19
ANEXOS
BIBLIOGRAFÍA
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Planeamiento de Sistemas Eléctricos Recursos Naturales – EL CARBÓN
PRESENTACIÓN
El presente trabajo monográfico contiene las actividades realizadas durante la
búsqueda y recopilación de información, la cual se llevó acabo gracias al
material bibliográfico que se encontró en el internet, y al Docente por darnos a
conocer algunos consejos para elaborar correctamente una monografía. Todo
ello con la finalidad de incrementar nuestros conocimientos para nuestra vida
como universitarios y próximos profesionales.
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Planeamiento de Sistemas Eléctricos Recursos Naturales – EL CARBÓN
RESUMEN
El primer combustible fósil que ha utilizado el hombre es el carbón, y cuenta
con abundantes reservas. Representa cerca del 70% de las reservas
energéticas mundiales decombustibles fósiles conocidas actualmente, y es la
más utilizada en la producción deelectricidad a nivel mundial.
El carbón es una roca combustible de origen sedimentario y con un gran
contenido encarbono, formada a partir de restos de vida vegetal. Los cambios
que sufre el carbón a medidaque se va formando proporcionan un
enriquecimiento de carbono, puesto que éste permanecemientras que el resto
de elementos que lo componen (oxígeno e nitrógeno) van desapareciendo.
Estos cambios dependen de las condiciones de temperatura y presión, que son
proporcionalesa la profundidad. Por esta razón son los depósitos más
profundos, que corresponden a los másantiguos, los que cuentan con los
carbones de mejor calidad.
4
Planeamiento de Sistemas Eléctricos Recursos Naturales – EL CARBÓN
ABSTRACT
The first fossil fuel that the man has used is coal, and has abundant supplies.
Represent close to 70 % of energetic worldwide the supplies of fossil fuels
known at present, and it is the most used in the production of worldwide
electricity.
Coal is a combustible rock of sedimentary origin and with a great content in
carbon, formed from rests of plant life. The changes that suffers coal as he
leaves forming provide an enrichment of carbon, since this remains in the
meantime than the rest of elements that fix it (oxygen and nitrogen) they are
disappearing.
These changes depend on the conditions of temperature and pressure, that
they are proportional to depth. For this reason the deepest deposits that
correspond to the most ancient are the ones that count on the coals of better
quality.
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Planeamiento de Sistemas Eléctricos Recursos Naturales – EL CARBÓN
1. INTRODUCCIÓN
En eras geológicas remotas, y sobre todo en el periodo carbonífero (que
comenzó hace 345 millones de años y duró unos 65 millones), grandes
extensiones del planeta estaban cubiertas por una vegetación
abundantísimaque crecía en pantanos. Muchas de estas plantas eran tipos
de helechos, algunos de ellos tan grandes como árboles. Al morir las
plantas, quedaban sumergidas por el agua y se descomponían poco a poco.
A medida que se producía esa descomposición, la materia vegetal perdía
átomos de oxígeno e hidrógeno, con lo que quedaba un depósito con un
elevado porcentaje de carbono.
Así se formaron las turberas, donde se origina la turba la cual es un material
orgánico compacto, de color pardo oscuro y muy rico en carbono, que se
forma como resultado de la putrefacción y carbonización parciales de la
vegetación en el agua ácida de las turberas.
En el hemisferio norte, la vegetación formadora de turba está compuesta en
su mayoría por musgos. La turba salada es una forma especial de los
marjales salados que se produce a partir de fragmentos de plantas del
género Spartina y otras similares parcialmente descompuestos.
La formación de turba constituye la primera etapa del proceso por el que la
vegetación se transforma en carbón. Las turberas están distribuidas por todo
el mundo. Hay extensos depósitos en el norte de Estados Unidos, Canadá,
Rusia, los países escandinavos, Inglaterra e Irlanda. La turba seca,
comprimida en ladrillos, se usa en muchos países de Europa, sobre todo en
Irlanda, como combustible, aunque no es tan eficaz como el carbón, debido
a su elevado contenido en agua y cenizas.
Con el paso del tiempo, la arena y lodo del agua fueron acumulándose sobre
algunas de estas turberas. La presión de las capas superiores, así como los
movimientos de la corteza terrestre y, en ocasiones, el calor volcánico,
comprimieron y endurecieron los depósitos hasta formar carbón.
La composición química más probable sería la que se muestra en la figura1.
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Planeamiento de Sistemas Eléctricos Recursos Naturales – EL CARBÓN
2. FORMACIÓN DEL CARBÓN
El carbón se origina por la descomposición de vegetales terrestres que se
acumulan en zonas pantanosas, lagunares o marinas, de poca profundidad.[1][2] Los restos vegetales se van acumulando en el fondo de una cuenca.
Quedan cubiertos de agua y, por lo tanto, protegidos del aire, que los
degradaría. Comienza una lenta transformación por la acción de
bacterias anaerobias , un tipo de microorganismos que no pueden vivir en
presencia de oxígeno. Con el tiempo se produce un progresivo
enriquecimiento en carbono. Posteriormente pueden cubrirse con depósitos
arcillosos, lo que contribuirá al mantenimiento del ambiente anaerobio,
adecuado para que continúe el proceso de carbonificación. Se estima que
una capa de carbón de un metro de espesor proviene de la transformación
por diferentes procesos durante la diagénesis de más de diez metros de
limos carbonosos.[3]
En las cuencas carboníferas las capas de carbón están intercaladas con
otras capas de rocas sedimentarias como areniscas, arcillas, conglomerados
y, en algunos casos, rocas metamórficas como esquistos y pizarras. Esto se
debe a la forma y el lugar donde se genera el carbón.[3]
Si, por ejemplo, un gran bosque está situado cerca del litoral y el mar invade
la costa, el bosque queda progresivamente sumergido, por descenso del
continente o por una transgresión marina, y los restos vegetales se
acumulan en la plataforma litoral. Si continúa el descenso del continente o la
invasión del mar, el bosque queda totalmente inundado. Las zonas
emergidas cercanas comienzan a erosionarse y los productos resultantes,
arenas y arcillas, cubren los restos de los vegetales que se van
transformando en carbón. Si se retira el mar, puede desarrollarse un nuevo
bosque y comenzar otra vez el ciclo.
En las cuencas hulleras se conservan, tanto en el carbón como en las rocas
intercaladas, restos y marcas de vegetales terrestres que pertenecen a
especies actualmente desaparecidas. El tamaño de las plantas y la
exuberancia de la vegetación permiten deducir que el clima en el que se
originó el carbón era probablemente clima tropical.[4]
7
1. Encyclopedia Britannica Academic Edition.2. Coal Petrology, página 9.
3. Paleobotany: The biology and evolution of fossil plants. 2009. I SBN 978-0-12-373972-8 . http://books.google.com/books?id=_29tNNeQKeMC&pg=PA18.4. Nevins, Stuart E. (1976). «The Origin of Coal» (en inglés).InstituteforCreationResearch.
Planeamiento de Sistemas Eléctricos Recursos Naturales – EL CARBÓN
2.1. Tipos de Carbón
Existen diferentes tipos de carbones minerales en función del grado de
carbonificación que haya experimentado la materia vegetal que originó el
carbón. Estos van desde la turba, que es el menos evolucionado y en que
la materia vegetal muestra poca alteración, hasta la antracita que es el
carbón mineral con una mayor evolución. Esta evolución depende de la
edad del carbón, así como de la profundidad y condiciones de presión,
temperatura y entorno, entre otras, en las que la materia vegetal
evolucionó hasta formar el carbón mineral.
El rango de un carbón mineral se determina en función de criterios tales
como su contenido en materia volátil, contenido en carbono fijo, humedad,
poder calorífico, etc. Así, a mayor rango, mayor es el contenido en
carbono fijo y mayor el poder calorífico, mientras que disminuyen su
humedad natural y la cantidad de materia volátil. Existen varias
clasificaciones de los carbones según su rango. Una de ellas es la
siguiente:
Antracita. Contiene menos impurezas y más contenido en carbono; por
tanto, es el de mayor poder calorífico. El contenido en materias volátiles es
muy bajo y su combustión es muy limpia. Se utilizaba para usos domésticos
antes de ser sustituido por otros combustibles. Actualmente se emplea en
las centrales termoeléctricas.
Hulla. Reúne a una gran variedad de carbones con diferente contenido en
impurezas. Es el de más importancia económica. Actualmente se usa en la
siderurgia, centrales termoeléctricas, y en algunos otros sectores
industriales.
Lignito. Es el carbón con mayor grado de impurezas y, por tanto, de menor
poder calorífico. Se destina a la producción termoeléctrica.
Turba. Denominado carbón joven por su rápida formación, es el de mayor
contenido enimpurezas y humedad, y el de menor poder calorífico (tabla
N°01).
El proceso de utilización de cada tipo de carbón depende de sus propiedades.
Porejemplo, si el carbón tiene un alto contenido en azufre, en su combustión se
desprendensustancias contaminantes que deben ser filtradas antes de
expulsarse a la atmósfera, lo queimplica que no es bueno para ser quemado en
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Planeamiento de Sistemas Eléctricos Recursos Naturales – EL CARBÓN
grandes cantidades. Sin embargo, si este mismocarbón tiene un elevado poder
calorífico, puede ser rentable su combustión, aunque haya queinstalarcostosos
filtros. Por tanto, habría que estudiar éstas y otras características para sabersi
es rentable su utilización como combustible.
De los artificiales tenemos: El carbón dulce, también llamado carbón
vegetal,seproduce por la destilación seca de la madera. Para ello se dispone
madera apropiada (haya,roble, encina, olivo, etc.) en cantidad de varias
toneladas, que se sitúan alrededor de un ejetapándola toda con tierra. Por la
parte superior se le prende fuego y se vuelve a tapar; esto haceque no se
produzca una combustión completa aunque a veces se debe permitir el acceso
de airepor algún orificio en la parte inferior.
3. OBTENCIÓN
Los factores que determinan la rentabilidad de la extracción de un
determinado tipo decarbón son:
Económicos.- Antes de comenzar a extraer carbón se evalúan los costes
para determinarsi es o no rentable. Por ejemplo, si se encuentra carbón lejos
de cualquier zona de consumo,habría que evaluar si es rentable su
transporte o la construcción cercana de industrias querequieran su uso.
Condiciones físicas del terreno.- Como ya sabemos, los mejores carbones
son normalmente los que se encuentran a mayor profundidad y, por tanto,
los más caros de extraer.Esto hace que haya una profundidad máxima de
extracción, que ronda los 1.200 m, a partir dela cual, la temperatura, presión,
peligros geológicos, etc., hacen de ésta una operacióndemasiado
arriesgada.
Energéticos.- A pesar de haber carbones fáciles de extraer y
económicamente rentablespueden tener una capacidad energética muy baja
y desprender gran cantidad de sustanciastóxicas en su combustión. Es
probable que la extracción de es-tos carbones no sea rentable.
El carbón se extrae de las minas. Una mina es una zona superficial o
subterránea de laque se extraen minerales, y que cuenta generalmente
coninstalaciones industriales y aparatos especialmente diseñadospara esta
tarea. Dentro de las minas de carbón se distinguentres tipos:
95. Kentucky Educational Television
Planeamiento de Sistemas Eléctricos Recursos Naturales – EL CARBÓN
3.1. Minas a ciclo abierto o en superficie.
En este tipo deminas las capas del suelo que se encuentran por encima
delcarbón son retiradas quedando éste al descubierto (figura
2).Posteriormente, grandes excavadorasvan extrayendo el carbón
ymetiéndolo en camiones (figura 3). Este tipo de minería es la
menospeligrosa y más eficiente, pero cuenta con el inconveniente de
queal moverse enormes cantidades de tierra, se produce unaimportante
modificación del medio. Sin embargo, son cómodas ysuponen grandes
rendimientos.
La mayoría son de lignito, carbón que se encuentra encapas gruesas
cercanas a la superficie, pero también pueden serde turba. Son bastante
importantes y muy numerosas en EstadosUnidos y Rusia.
3.2.Yacimientos regulares poco profundos.
Se encuentran de 200 a 300 m bajo la superficie, y constan de una serie
de galerías paralelas de las que se extrae el carbón por «tacos».
3.3. Yacimientos de gran profundidad.
Se encuentran amás de 300 m bajo la superficie, y constan de galerías de
100a 250 m de longitud paralelas a la masa de carbón (figura 4).
Tanto en los yacimientos regulares poco profundoscomo en los de gran
profundidad, la presión en las galerías esgrande, y para evitar que cedan
tanto el techo como lasparedes, se colocan estructuras que soporten la
presión, esdecir, se apuntalan.
Tradicionalmente esta operación se realizaba conmaderos. Hoy en día se
utilizan, sobre todo, dos métodos:
3.3.1. Método de cámaras y pilares.
Se emplean columnasde carbón para apuntalar el techo; de esta forma
no haycorrimientos de tierra, aunque no se extrae todo el
carbóndisponible. Al no ser necesaria tanta maquinaria se simplifican las
operaciones y se reduce elcosto del proceso.
3.3.2. Método del muro largo.
En este método se utilizan máquinas automáticas muysofisticadas que
hacen de soportes del techo y a la vez se van trasladando junto a las
máquinasextractoras por la veta (franja de tierra donde se encuentra el
carbón). Según van avanzando lasmáquinas-soporte, la galería se queda
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Planeamiento de Sistemas Eléctricos Recursos Naturales – EL CARBÓN
sin apoyo y el techo se hunde. Este tipo de maquinariaofrece gran
seguridad, pero la inversión que supone es muy grande, por lo que se
usa en galeríasa gran profundidad, donde las condiciones de presión son
mayores y el carbón es de mejorcalidad.La mecanización, en general,
ayuda a evitar peligros, pero no los elimina. Así, la presiónhace que la
mina se encuentre en permanente movimiento, arqueándose el suelo
hacia arriba,y las paredes hacia adentro, al disminuir ésta. Tienen lugar
filtraciones de agua, lo que hacenecesario un bombeo constante, así
como una posible liberación repentina de gases,formándose mezclas
explosivas con el aire (grisú, polvo de carbón y metano).
4. TRANSFORMACIÓN Y TRANSPORTE
Normalmente el carbón es usado de forma directa en la combustión; sin
embargo, puedeser modificado para determinados usos. Las técnicas de
transformación son las siguientes:
4.1. Aglomeración.
Consiste en cortar trozos uniformes y de constituciónhomogénea pura.Se
utiliza para uso doméstico.
4.2. Destilación.
Es un proceso que se aplica a la hulla y da lugar a su transformación
encarbón de cok. Es una técnica muy usada en siderurgia.
4.3. Coquización.
Sólo son aptos para la coquización aquellos carbones con un alto
poderaglutinante y un contenido en materia volátil del 18 al 35 %, que le
confieren al cok el podercalorífico necesario para fundir mineral de
hierro.Esta aplicación asegura un mercadoprivilegiado a las minas de
carbón.
Normalmente, tanto las industrias que utilizan carbón como las centrales
que lo requieren,se encuentran cerca de los lugares de extracción, lo que
reduce el coste del transporte. Losdesplazamientos se realizan en
ferrocarril o, en el caso de minas a cielo abierto, también encamiones. En
cualquier caso, el transporte de minerales está regido por normas fijadas
por laadministración competente.
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Planeamiento de Sistemas Eléctricos Recursos Naturales – EL CARBÓN
5. RESERVAS DE CARBÓN
Las reservas de carbón son las reservas de combustibles fósiles más
significativas del mundo
De todos los combustibles fósiles, el carbón es por mucho el más abundante
en el mundo. Se ha estimado que, hasta 1996, había más de 1 billón
(1x1012) de toneladas de reservas totales de carbón accesibles de forma
económica, mediante el uso de tecnologías de explotación actualmente
disponibles; de ellas aproximadamente la mitad es carbón duro. No
solamente existen grandes reservas, sino que también están
geográficamente esparcidas en más de 100 países en todos los continentes,
pero en la actualidad los únicos depósitos de importancia comercial están en
Europa, Asia, Australia y América del Norte.
En Gran Bretaña, que fue el líder mundial en producción de carbón hasta el
siglo XX, existen yacimientos en el sur de Escocia, Inglaterra y Gales. En
Europa occidental hay importantes depósitos de carbón en toda la región
francesa de Alsacia, en Bélgica y en los valles alemanes del Sarre y el Ruhr.
En Centroeuropa hay yacimientos en Polonia, la República Checa y Hungría.
El yacimiento de carbón más extenso y valioso de la ex Unión Soviética es el
situado en la cuenca de Donets, entre los ríos Dniéper y Don; también se
han explotado grandes depósitos de la cuenca carbonera de Kuznetsk, en
Siberia occidental. Los yacimientos carboníferos del noroeste de China, que
están entre los mayores del mundo, fueron poco explotados hasta el siglo
XX.
Según el Consejo Mundial de la Energía, las reservas recuperables de
antracita, carbón bituminoso y subbituminoso ascendían a finales de la
década de 1980 a más de 1,2 billones de toneladas. De ese carbón
recuperable, China tenía alrededor del 43%, Estados Unidos el 17%, la
Unión Soviética el 12%, Suráfrica el 5% y Australia el 4%.
La abundancia de las reservas significa su disponibilidad para suministro
durante mucho tiempo. A los niveles de producción de 1996, las reservas de
carbón son suficientes para los próximos 250 años. La cifra anterior no tiene
en cuenta los recursos carboníferos que pueden probarse durante las
exploraciones en curso; se vuelvan accesibles a medida que se hagan
mejoras en las tecnologías de explotación o se vuelvan comerciales por el
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Planeamiento de Sistemas Eléctricos Recursos Naturales – EL CARBÓN
incremento en el uso de carbones de bajo grado cuya utilización no es
actualmente rentable.
Adicionalmente, se continúan haciendo avances significativos para mejorar
la utilización eficiente del carbón, de tal manera que pueda obtenerse más
energía útil de cada tonelada de carbón.
Las relaciones actuales de reservas de carbón son aproximadamente 4
veces las reservas de petróleo (45 años aproximadamente) y gas (70 años
aproximadamente).
La disponibilidad de reservas abundantes y fácilmente accesibles también
significa disponibilidad de energía estable para países tanto importadores
como productores.
Actualmente, el carbón provee alrededor del 40% de toda la electricidad del
mundo. Sin electricidad no se podrá tener desarrollo económico. El carbón
es también esencial para la industria del hierro y del acero y continuará
siendo una importante fuente de energía primaria, en comparación con el
gas, el petróleo y los combustibles no fósiles. Las nuevas tecnologías
aseguran su importancia mundial hasta bien entrado el próximo siglo.
Como resultado del mejoramiento continuo en las tecnologías de carbón
limpio, el carbón se utilizará cada vez más eficientemente. Estas tecnologías
permitirán también que las plantas que generan energía con carbón cumplan
con las regulaciones ambientales a nivel mundial. El carbón puede
quemarse y, se está quemando, limpiamente.
La diversidad y abundancia de las reservas de carbón a nivel mundial,
significan que el carbón puede afrontar el desafío estratégico de contar con
energía segura., Se pronostica que una vez las reservas económicas de
petróleo y gas se hayan agotado, habrá todavía muchas reservas de carbón
ampliamente disponibles para satisfacer las necesidades de energía del
mundo. El carbón puede también atender el desafío económico de producir
energía para las industrias y hogares a un costo razonable y con la debida
atención al medio ambiente.
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Planeamiento de Sistemas Eléctricos Recursos Naturales – EL CARBÓN
6. VENTAJAS DEL CARBÓN
Los aspectos sobre seguridad y salud han sido desde hace mucho tiempo
una preocupación importante para la industria del carbón. Los avances
tecnológicos en la explotación durante este siglo han conducido a mejoras
en la productividad y seguridad.
Las minas de carbón hoy en día se asemejan más a fábricas altamente
automatizadas que al ambiente de producción que existía en el Siglo XIX,
caracterizado por el uso intensivo de mano de obra, congestión y riesgos. La
extracción moderna del carbón alcanza estándares en seguridad y salud
más altos que muchas otras industrias.
Por ejemplo, las estadísticas de la Oficina del Trabajo de los Estado Unidos,
muestran más accidentes en actividades como aserraderos, construcción,
agricultura y fabricación de muebles, que en la explotación de carbón. En
Canadá, la explotación de carbón a cielo abierto es una de las industrias
grandes más seguras, aún más segura que el comercio al detal.
La seguridad es de primordial importancia para cada uno de los involucrados
en la minería, para los obreros, inversionistas y finalmente para el
consumidor. En muchos países, los mineros reciben regularmente cursos de
entrenamiento en habilidades laborales y en seguridad. Las compañías de
carbón reconocen que el entrenamiento previene accidentes y que hay una
estrecha relación entre una mayor seguridad y una más alta productividad.
El carbón es un material comparativamente estable y no presenta los
problemas de fugas y derrames asociados a otros combustibles fósiles tales
como el gas y el petróleo. Alrededor del mundo, el carbón es transportado en
barcos, desde grandes cargueros hasta pequeños barcos de cabotaje. Los
accidentes que involucran el hundimiento de barcos que transportan carbón
son afortunadamente escasos y en ningún caso la carga de carbón es un
agente contaminante.
En tierra, el transporte de carbón se hace por medio de correas
transportadoras, carreteras o tren, es esencialmente más seguro que en el
caso de otros combustibles fósiles. Igualmente lo es su almacenamiento y
utilización, tanto en la industria como en los hogares. El polvo de carbón que
se produce en las pilas o durante su manejo, también se puede reducir al
mínimo ahora gracias a un diseño apropiado de las instalaciones de manejo.
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Planeamiento de Sistemas Eléctricos Recursos Naturales – EL CARBÓN
No existe una fuente de energía más segura que el carbón, cuando éste se
almacena, maneja y utiliza correctamente.
7. CARBÓN Y DESARROLLO
Los pronósticos más recientes sugieren que la población del mundo crecerá
de 6.000 millones en 1999 a más de 8000 millones en el año 2020.
Alrededor del 90% de ese crecimiento ocurrirá en los países en desarrollo.
En 1999, aproximadamente el 75% de la población del mundo que vive en
países en desarrollo y en los recientemente industrializados, consumieron
solamente el 33% del total de la energía global consumida. Para el año 2020
se calcula que cerca del 85% de la población mundial vivirá en estos países
y será responsable de aproximadamente el 55% del consumo total de
energía. Este incremento en la demanda de energía significa que los
principales temas energéticos tendrán una dimensión global.
En las dos últimas décadas la demanda de energía en Asia se incrementó
en aproximadamente 4.5% por año, en comparación con el 1%
experimentado por Norte América y Europa. El aumento del consumo de
carbón en Asia ha sido aún más rápido, casi del 5.5% anualmente en los
últimos 10 años.
El carbón es el combustible fósil más fácilmente disponible en la región. No
existe en el futuro previsible ninguna alternativa práctica distinta al carbón,
que permita generar la electricidad adicional que requiere la mayor parte de
los países en desarrollo para su crecimiento económico y para mejorar sus
estándares de vida.
Los estimativos actuales sugieren que sólo la mitad de la población del
mundo tiene acceso a la electricidad. Más de 2000 millones de personas
dependen todavía del fuego directo para cocinar. A medida que los
estándares de vida mejoran y la leña para el fuego comienza a escasear, es
inevitable que estas economías en desarrollo se cambien a la electricidad, al
gas y a otros combustibles para cocinar, refrigerar y obtener calefacción. El
consumo proyectado de energía en el mundo en desarrollo y particularmente
en Asia, indica un crecimiento masivo del uso de la electricidad.
La demanda de electricidad en Asia aumentó aproximadamente 10% por
año durante el período 1980 a 1992; para el período que se extiende hasta
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Planeamiento de Sistemas Eléctricos Recursos Naturales – EL CARBÓN
el 2010 puede esperarse confiadamente un crecimiento promedio del 6%. La
continua importancia del carbón para impulsar el crecimiento económico es
resaltada por el hecho de que la participación del carbón en la generación de
electricidad en Asia creció del 26% en 1980 al 42% en 1992 y se proyecta
que crezca hasta aproximadamente el 54% en el año 2010.
Se estima que la capacidad de generar electricidad con carbón en Asia se
multiplique por más de 3 entre los años 1992 y 2010, lo que equivale a una
tasa de crecimiento superior a 20.000 MW por año durante este período.
Este crecimiento podría estar limitado por la disponibilidad de capital
suficiente para financiar la construcción de las plantas generadoras de
energía y las líneas de transmisión y distribución requeridas, las cuales son
sumamente costosas.
Es ampliamente reconocido que la disponibilidad de electricidad es un
elemento básico para una mejora de la calidad de vida. Para que ocurra un
desarrollo sostenido, la transferencia de tecnología es vital para facilitar el
manejo eficiente de los recursos y para asegurar el acceso a las tecnologías de
carbón limpio de que se dispone ahora para la protección ambiental.
8. PRODUCTOS OBTENIDOS.
El carbón es la mayor fuente de combustible usada para la generación
deenergíaeléctrica. En los primeros tiempos, el método convencional para
generar electricidad consistíaen la quema de bloques de carbón en una
caldera para producir vapor Actualmente hayversiones modernas, en las
cuales se pulveriza el carbón con el fin de incrementar su áreasuperficial y el
rendimiento de combustión. También puede realizarse una combustión en
lechofluid izado; el carbón se quema en un lecho de partículas calientes
suspendidas en una corrientede gas.
El carbón es también indispensable para la producción de hierro y acero;
casi el 70 % dela producción de acero proviene de hierro hecho en altos
hornos, los cuales utilizan carbón y cok.El cok se fabrica a partir de carbones
coquizables que deben tener bajos contenidos deazufre y fósforo. El proceso
de producción de cok proporciona muchos productos químicossecundarios,
como el alquitrán de hulla, que se emplean para fabricar otros
productos.Para su obtención, el carbón es procesado en baterías de hornos
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Planeamiento de Sistemas Eléctricos Recursos Naturales – EL CARBÓN
de cok. La mezcla decarbón, triturada a un tamaño de 3 mm, se agrega por
la parte superior de los hornos y se calientasobre 1.200 ºC durante un
período de 18-20 horas. El contenido de volátiles del carbón sale comogas
de cok, el cual es primero limpiado para remover las impurezas y obtener
subproductos talescomo alquitrán y benzol; los gases se usan para el
calentamiento de los mismos hornos y comocombustible de procesos
asociados con la fundición. El cok calentado al rojo es empujado fuerade los
hornos, enfriado y tamizado para remover los tamaños menores. El material
de mayortamaño, por encima de los 30 mm, va a los altos hornos donde
suministra carbono como agentereductor, removiendo el oxígeno del mineral
y el calor para fundir el hierro.
Se están desarrollando nuevos procesos para la reducción directa de hierro
(RDH), conlo cual se eliminan los altos hornos y los hornos de cok, así como
la necesidad del costoso carbóncoquizable.La mayoría de las plantas de
cemento del mundo son alimentadas con carbón.
Una alternativa a la combustión de carbón es la gasificación. Cuando el
carbón entra encontacto con vapor y oxígeno, se producen reacciones
termoquímicas que generan un gascombustible compuesto principalmente
por monóxido de carbono e hidrógeno.
9. COMERCIO DE CARBÓN
El carbón se comercializa en todo el mundo,transportándolo por mar hasta
sus mercadosde destino.
Durante los últimos veinte años, el comerciomarítimo de carbón térmico ha
aumentado un 8%cada año, mientras que el comercio marítimo decarbón de
coque ha aumentado un 2%anualmente. El comercio internacional
totalalcanzó los 718 Mt en 2003; aunque se trata deuna cantidad
significativa, sólo representa el18% del carbón total consumido.
Los costes del transporte representan una granparte del precio total del
carbón, por lo que elcomercio internacional del carbón térmico sedivide en
dos grandes zonas: el Atlántico y elPacífico. El mercado atlántico
secompone de lospaíses importadores de Europa Occidental,especialmente
Reino Unido, Alemania y España.
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Planeamiento de Sistemas Eléctricos Recursos Naturales – EL CARBÓN
El mercado del Pacífico incluye a losimportadores de países en desarrollo y
paísesasiáticos de la OECD, principalmente Japón,Corea y China Taipei.
Elmercado del Pacíficorepresenta actualmente el 60% del tráficomundial de
carbón térmico. Los mercadostienden a solaparse cuando los precios
delcarbón son altos y hay suficientes recursos.Suráfrica es un punto natural
de convergenciantre los dos mercados.
10. IMPACTO AMBIENTAL
Se han desarrollado tecnologías para mejorar el impacto ambiental de
losprocesos queusan carbón, como el uso de precipitadores electrostáticos
y/o filtros de mangas para que lasplantas controlen la emisión de humos y
polvos negros. Los focos de atención internacional, enel tema ambiental,
son la «lluvia ácida» y el «efecto invernadero”. Los problemas ocasionados
por las emisiones fueron inicialmente atenuados con la construcción de
chimeneas altaspara mejorar la dispersión; pero en algunas partes
surgieronproblemas más serios, pues al quemar carbón y otros
combustibles fósiles, sobre todo en las centrales eléctricas, seemite óxido
de azufre y óxido de nitrógeno durante la combustión. Estos gases
reaccionan químicamente con elvapor de agua y otras sustancias de la
atmósfera para formarácidos, los cuales caen con las lluvias. El daño
sufrido por losárboles y la acidificación de lagos condujeron al debate de la
lluvia ácida. (figura5).
El efecto invernadero es de hecho un fenómeno natural que se refiere al
calentamiento de la superficie de la Tierra, causado por el efecto del vapor
de agua y de ciertos gases presentes en la atmósfera(dióxido de carbono,
entre otros). Ciertos gases, conocidos como gases de invernadero,
absorben radiación de «onda larga» y la reflejan hacia abajó para calentar
la superficie terrestre. Sin el efecto invernadero, la temperatura promedio
de la Tierra estaría cerca de 330ºC más fría delo que es actualmente y el
mundo seria inhabitable. Los gases de efectoinvernadero incluyen vapor de
agua (predominante), dióxido de carbono(C02), metano (CH4), óxido
nitroso (N20) y, en años recientes, loshalo carbonados y sus sustitutos
(HFCs y PFCs), así como loshexafluoruros de azufre (SF6).
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11. CONCLUSIONES
Como resulta frecuente que los fragmentos de carbón y de turba muestren
restos o huellas de plantas, desde muy pronto se reconoció el origen
vegetal de estos combustibles. Y puesto que los carbones eran claramente
antiguos mientras que las turbas parecían recientes, se pensó que no
había entre los dos más que una diferencia de edad: se dedujo que la
turba, al envejecer, se transformaba en carbón. Pero los progresos
logrados en el dominio de la geología hicieron tambalear esta concepción a
finales del siglo pasado. En efecto, se descubrieron turbas muy antiguas y
lignitos (variedad de carbón) que estaban en proceso de formación.
Era necesaria una nueva explicación de los orígenes de estos dos
combustibles. La anterior no servía.
Origen de la turba
Al realizarse la formación de la turba casi ante nuestros ojos, es fácil
estudiar el proceso, el primer estadio consiste en la formación de un
amasijo de restos vegetales, que son atacados por bacterias en un medio
embebido en agua. Ésta, al estancarse en los intersticios o poros, impide
que el aire penetre en los montones de residuos. Así el medio se vuelve
asfixiante, y sólo pueden sobrevivir bacterias anaerobias, es decir, que no
tienen necesidad de aire: para respirar, utilizan el oxígeno fijado sobre las
moléculas de la materia orgánica.
Pero estas mismas bacterias segregan ácidos cuya concentración acaba
llegando a tal punto, que las obliga a refugiarse en la capa más reciente de
residuos para proseguir allí su actividad. En las capas inferiores, la
descomposición se interrumpe, pues los medios muy ácidos impiden el
desarrollo de microorganismos.
Las turberas altas
El origen de las turberas o yacimientos de turba es una depresión muy
húmeda, generalmente un lago en vías de ser colmatado por su propia
vegetación. El amontonamiento de los tallos muertos, sobre todo de
carrizos, provoca poco a poco la elevación de esta zona. Las plantas
acuáticas emigran y, sobre esta turba de carrizos, gruesa y muy ácida, sólo
un musgo como el esfagno y algunos otros raros vegetales pueden crecer
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en tales condiciones. El esfagno, que es muy esponjoso, almacena el agua
de lluvia y vive de esta reserva. La planta muere por la base y, al
descomponerse, forma una turba muy fina que puede acumularse en
montículos que a veces sobrepasan en muchos metros el nivel del suelo:
se han formado turberas altas.
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ANEXOS
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Fuente: BP 2004
Fuente: IEA 2004
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BIBLIOGRAFIA
Menéndez, J. Ángel (2006). «El carbón en la vida cotidiana».
Stach, E.; Mackowsky, M. TH.; Teichmüller, M.; Taylor, G. H.; Chandra, D. y Teichmüller, R.,
ed (1982) (en inglés). Coal Petrology (tercera edición). Berlin, Stuttgart:
GebrüderBorntraeger.
Cifras tomadas del sitio web del World Coal Institute. «Coal Facts 2005
MechanicalEngineeringHandbook
http://www.worldcoal.org
http://energia.mecon.gov.ar
http://www.oni.escuelas.edu.ar/ 2002/santa_cruz/tren/lacuenca.htm
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Williams Ligas Nina
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