proyecto fisica-energia

88
FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA I.- DATOS GENERALES APLICACIONES DEL COMBUSTIBLES LIQUIDOS Y GASEOSOS EN MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA INTEGRANTES: BELTRAN LESCANO VANESSA FLORES VINVES VICTOR GARCIA ASMAD JHON MONTENEGRO MEJIA RONALD QUIROZ GRADOZ JIMMY ROJAS GOICOCHEA JORGE RUIZ VASQUEZ RUBEN SILVA RODRIGUES ITALO ZUTA SAMAME JIMMY TIPO DE INVESTIGACION: -Bibliografica informativa TECNICA: -Descriptiva 12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR 1

Upload: garcia-asmad-jhonn

Post on 02-Jul-2015

161 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

I.- DATOS GENERALES

APLICACIONES DEL COMBUSTIBLES LIQUIDOS Y GASEOSOS EN MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

INTEGRANTES:

BELTRAN LESCANO VANESSAFLORES VINVES VICTORGARCIA ASMAD JHONMONTENEGRO MEJIA RONALDQUIROZ GRADOZ JIMMYROJAS GOICOCHEA JORGERUIZ VASQUEZ RUBENSILVA RODRIGUES ITALOZUTA SAMAME JIMMY

TIPO DE INVESTIGACION:

-Bibliografica informativa

TECNICA:

-Descriptiva

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

1

Page 2: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

II.-PLAN DE INVESTIGACION

2.1.- Realidad problemática.

En estos últimos tiempos hemos sufrido muchos cambios climáticos, siendo los distintos tipos de combustibles causantes de estos cambios ya que estos al quemarse emanan ciertas partículas que son perjudiciales al medio ambiente, no solo al medio ambiente sino también a nuestra salud; siendo un este tema de total y absoluta importancia, por la que nos lleva a esta investigación.

2.2.- Antecedentes del problema.

El desarrollo del mundo moderno y su proceso industrial se basaron en el aprovechamiento de combustibles fósiles, el carbón y el petróleo; ellos, de relativamente fácil obtención, bajo costo de producción y fácil transporte, desplazaron a otras fuentes de energía.Así es como el carbón desplazo a la fuerza hidráulica, y él fue luego reemplazado por el petróleo, producto este último, que posteriormente también impidió la utilización de los carburantes biológicos que como el aceite de maní se utilizaron en el desarrollo inicial de los motores diesel.Hoy, la posible extinción a mediano plazo del provisionamiento de estas reservas fósiles, la mayor incidencia de una conciencia ambientalista y la realidad concreta del deterioro del medio ambiente han modificado la situación precedente, y reactivaron la búsqueda de combustibles más amigables con nuestro medio.

Los biocombustibles emiten casi la misma cantidad de dióxido de carbono que los combustibles fósiles, pero a diferencia de estos últimos, el mismo es vuelto a fijar por la masa vegetal a través del proceso de la fotosíntesis. De esta forma se produce un "ciclo de carbono", que hace que el CO2 quemado y liberado a la atmósfera, vuelva a ser fijado y el ciclo tenga como resultado un balance cero, en lo que a emisiones se refiere, no habiendo acumulación de gases.

Fuente: SECRETARIA DE AGRICULTURA MONSANTOGANADERIA, PESCA Y ALIMENTACION.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

2

Page 3: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

2.3.- Formulación del problema.

Que alternativas tenemos como combustibles limpios en el Perú.

2.4.- Justificación del problema

Por que el Perú tiene cada una de estas fuentes energéticas en todo su territorio.

2.5.- Objetivos

Objetivo general:

Conocer las diferentes aplicaciones de los combustibles en motores de combustión interna.

Objetivo especifico:

- Averiguar y Conocer los tipos de combustibles que tenemos en nuestra actualidad y nuestro territorio.

- Entender la obtención de cada tipo de estos combustibles.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

3

Page 4: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

III.-DESARROLLO

3.1.- INTRODUCCION

Durante mucho tiempo el petróleo fue unos de los combustibles mas usado en nuestro medio, hoy en día por la nesecidad de abastecer nuestras necesidades investigadores y científicos han encontrado nuevos combustibles y formas de energías renovables.

Encontrándose asi diferentes combustibles sustituyendo a petróleo de las cuales tenemos como combustibles alternativos el gas natural comprimido(GNC),gas licuado de petróleo(GLP),biodisel y otros mas sustitutos del petróleo.

Durante muchas investigaciones se encontró como combustibles el gas licuado de petróleo(GLP), el cual es un producto derivado del petróleo el cual esta sustituyendo a otros combustibles por su bajo costo, fácil manejo y transporte, el cual se ve hoy en día un gran mercado en las ventas de este combustible.

Dentro de estas investigaciones se descubrió el gas natural comprimido(GNC),el cual es uno de los gases mas limpio y este a su ves tiene altas presiones, es por eso que su transporte es mas costoso, así como su inversión de extracción, pero es un buen combustibles con lo que respecta a la combustión de los motores a combustión interna ya que tiene octanaje de 115;asi mismo este es un combustible que casi no contamina emitiendo solo mínimas proporciones, que no son perjudiciales para el medio ambiente.

Otras de las opciones de combustibles es el biodisel, este son derivados de aceites vegetales y residuales que tienes buenas propiedades con respecto al motor de combustión interna, asi mismo este combustible no contamina el medio ambiente y es biodegradable siendo uno de los mas limpio de los combustibles alternos dando una opción de proteger nuestro medio ambiente.

Asi mismo este combustible es fácil de procesarlo y es de bajo costo es cual viene a ser una un gran opción para su producción. Posteriormente a esto da trabajo directa e indirectamente trabajo a los agricultores.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

4

Page 5: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

3.2.-PROCESO DE OBTENCIÓN DE LOS COMBUSTIBLES

3.2.1.- PRODUCCIÓN DEL PETRÓLEO. 

El petróleo se encuentra por debajo de la superficie de la tierra, y se ubica mediante la Exploración, incluyendo la perforación de pozos exploratorios que confirman si hay o no hay petróleo en un lugar. Luego, el pozo exploratorio sirve de primer pozo de producción, luego de hacerle varios arreglos para que pueda producir petróleo durante muchos años, sin contaminar el agua y subsuelo, y de acuerdo con las autorizaciones que correspondan. En algunos casos, hay suficiente presión interna como para que el petróleo salga solo del yacimiento. En otros casos, hay que utilizar una bomba para sacarlo.

 EL CICLO DEL PETRÓLEO. A. Exploración y prospección.

 Esta tarea debe iniciarse por la búsqueda de una roca cuya formación se haya realizado en medio propicio, dicha roca debe ser lo suficientemente porosa para almacenar una cantidad rentable de líquido, el tercer requisito es la localización de las trampas que hayan permitido la concentración de petróleo en puntos determinados de ella. Los procedimientos de investigación se inician con el estudio de bibliografía y cartografía del sector, seguido luego por sondeos geológicos. Entonces, para encontrar petróleo bajo tierra, los geólogos deben buscar una cuenca sedimentaria con esquistos ricos en materia orgánica que lleven enterrados el suficiente tiempo para que se haya formado petróleo (desde unas decenas de millones de años hasta 100 millones de años). Además, el petróleo tiene que haber ascendido hasta depósitos porosos capaces de contener grandes cantidades de líquido. La existencia de petróleo crudo en la corteza terrestre se ve limitada por estas condiciones, que deben cumplirse. Sin embargo, los geólogos y geofísicos especializados en petróleo disponen de numerosos medios para identificar zonas propicias para la perforación. Por ejemplo, la confección de mapas de superficie de los afloramientos de lechos sedimentarios permite interpretar las características geológicas del subsuelo, y esta información puede verse complementada por datos obtenidos perforando la corteza y extrayendo testigos o muestras de las capas rocosas.Por otra parte, las técnicas de prospección sísmica —que estudian de forma cada vez más precisa la reflexión y refracción de las ondas de sonido propagadas a través de

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

5

Page 6: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

la Tierra— revelan detalles de la estructura e interrelación de las distintas capas subterráneas. Pero, en último término, la única forma de demostrar la existencia de petróleo en el subsuelo es perforando un pozo. De hecho, casi todas las zonas petroleras del mundo fueron identificadas en un principio por la presencia de filtraciones superficiales, y la mayoría de los yacimientos fueron descubiertos por prospectores particulares que se basaban más en la intuición que en la ciencia.

 

Camión VibroseisPara determinar la estructura de las capas de roca subterráneas, este camión Vibroseis golpea el suelo con una gran plancha montada entre las ruedas. Los golpes producen vibraciones sísmicas de frecuencia

determinada llamadas ondas de corte. Una red de medidores sísmicos denominados geófonos mide el tiempo de llegada de las ondas.

 Un campo petrolero puede incluir más de un yacimiento, es decir, más de una única acumulación continua y delimitada de petróleo. De hecho, puede haber varios depósitos apilados uno encima de otro, aislados por capas intermedias de esquistos y rocas impermeables. El tamaño de esos depósitos varía desde unas pocas decenas de hectáreas hasta decenas de kilómetros cuadrados, y su espesor va desde unos pocos metros hasta varios cientos o incluso más. La mayoría del petróleo descubierto y explotado en el mundo se encuentra en unos pocos yacimientos grandes. 

B. Perforación.

Los pozos petrolíferos son perforados por rotación de una herramienta llamada "trépano" que se asemeja a una gran broca, este método ha reemplazado casi completamente al de percusión.En las explotaciones submarinas el método de perforación es el mismo pero éste se instala en grandes barcazas o en plataformas si los fondos no son muy profundos. En cualquier caso aunque es un proceso muy costoso, éste se

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

6

Page 7: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

ve enormemente encarecido cuando la explotación es en el mar.

Planta de Extracción del Petróleo

Una vez la cabeza de perforación ha llegado al yacimiento, ésta se sustituye por una serie de tuberías cuyo conjunto se denomina "árbol de navidad"; dicho sistema está provisto de compuertas y válvulas que regulan el caudal de extracción. Una vez arriba se separa el petróleo del gas -el cual es quemado casi siempre, pues no suele alcanzar grandes cantidades-. Si la presión del yacimiento es suficiente no hay ningún problema para hacerlo llegar a

la superficie, en caso contrario se recurre al uso de proyectiles o ácidos y en los caso más difíciles a las bombas aspirantes; en estos casos no es rentable la recuperación de más de la mitad del yacimiento por lo que queda sin aprovechar en los yacimiento abandonados.

B.1. Perforación en la Producción primaria.

La mayoría de los pozos petroleros se perforan con el método rotatorio. En este tipo de perforación rotatoria, una torre sostiene la cadena de perforación, formada por una serie de tubos acoplados. La cadena se hace girar uniéndola al banco giratorio situado en el suelo de la torre. La broca de perforación situada al final de la cadena suele estar formada por tres ruedas cónicas con dientes de acero endurecido. La roca se lleva a la superficie por un sistema continuo de fluido circulante impulsado por una bomba.El crudo atrapado en un yacimiento se encuentra bajo presión; si no estuviera atrapado por rocas impermeables habría seguido ascendiendo debido a su flotabilidad hasta brotar en la superficie terrestre. Por ello, cuando se perfora un pozo que llega hasta una acumulación de petróleo a presión, el petróleo se expande hacia la zona de baja presión creada por el pozo en comunicación con la superficie terrestre. Sin embargo, a medida que el pozo se llena de líquido aparece una presión contraria sobre el depósito, y pronto se detendría el flujo de líquido adicional hacia el pozo si no se dieran otras circunstancias. La mayoría de los petróleos contienen una

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

7

Page 8: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

cantidad significativa de gas natural en solución, que se mantiene disuelto debido a las altas presiones del depósito. Cuando el petróleo pasa a la zona de baja presión del pozo, el gas deja de estar disuelto y empieza a expandirse. Esta expansión, junto con la dilución de la columna de petróleo por el gas, menos denso, hace que el petróleo aflore a la superficie.

 

     

Torre de perforación de petróleoLa torre de perforación rotatoria emplea una serie de tuberías giratorias, la llamada cadena de perforación, para acceder a un yacimiento de petróleo. La cadena está sostenida por una torre, y el banco giratorio de la base la hace girar. Un fluido semejante al fango, impulsado por una bomba, retira los detritos de perforación a medida que el taladro penetra en la roca. Los yacimientos de petróleo se forman como resultado de una presión intensa sobre capas de organismos acuáticos y terrestres muertos, mezclados con arena o limo. El yacimiento mostrado está atrapado entre una capa de roca no porosa y un domo salinífero. Como no tienen espacio para expandirse, el gas y el petróleo crudo están bajo una gran presión, y tienden a brotar de forma violenta por el agujero perforado.  

A medida que se continúa retirando líquido del yacimiento, la presión del mismo va disminuyendo poco a poco, así como la cantidad de gas disuelto. Esto hace que

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

8

Page 9: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

la velocidad de flujo de líquido hacia el pozo se haga menor y se libere menos gas. Cuando el petróleo ya no llega a la superficie se hace necesario instalar una bomba en el pozo para continuar extrayendo el crudo.

Finalmente, la velocidad de flujo del petróleo se hace tan pequeña, y el coste de elevarlo hacia la superficie aumenta tanto, que el coste de funcionamiento del pozo es mayor que los ingresos que pueden obtenerse por la venta del crudo (una vez descontados los gastos de explotación, impuestos, seguros y rendimientos del capital). Esto significa que se ha alcanzado el límite económico del pozo, por lo que se abandona su explotación.

B.2. Recuperación mejorada de petróleo.

En el apartado anterior se ha descrito el ciclo de producción primaria por expansión del gas disuelto, sin añadir ninguna energía al yacimiento salvo la requerida para elevar el líquido en los pozos de producción. Sin embargo, cuando la producción primaria se acerca a su límite económico es posible que sólo se haya extraído un pequeño porcentaje del crudo almacenado, que en ningún caso supera el 25%. Por ello, la industria petrolera ha desarrollado sistemas para complementar esta producción primaria que utiliza fundamentalmente la energía natural del yacimiento. Los sistemas complementarios, conocidos como tecnología de recuperación mejorada de petróleo, pueden aumentar la recuperación de crudo, pero sólo con el coste adicional de suministrar energía externa al depósito. Con estos métodos se ha aumentado la recuperación de crudo hasta alcanzar una media global del 33% del petróleo presente. En la actualidad se emplean dos sistemas complementarios: la inyección de agua y la inyección de vapor.

Inyección de agua

En un campo petrolero explotado en su totalidad, los pozos pueden perforarse a una distancia de entre 50 y 500 metros, según la naturaleza del yacimiento. Si se bombea agua en uno de cada dos pozos, puede mantenerse o incluso incrementarse la presión del yacimiento en su conjunto. Con ello también puede aumentarse el ritmo de producción de crudo; además, el agua desplaza físicamente al petróleo, por lo que aumenta la eficiencia de recuperación. En algunos depósitos con un alto grado de uniformidad y un bajo contenido en arcilla o barro, la inundación con agua puede aumentar la eficiencia de recuperación hasta alcanzar el 60% o más del petróleo

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

9

Page 10: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

existente. La inyección de agua se introdujo por primera vez en los campos petroleros de Pensilvania a finales del siglo XIX, de forma más o menos accidental y desde entonces se ha extendido por todo el mundo.

Inyección de vapor

La inyección de vapor se emplea en depósitos que contienen petróleos muy viscosos. El vapor no sólo desplaza el petróleo, sino que también reduce mucho la viscosidad (al aumentar la temperatura del yacimiento), con lo que el crudo fluye más deprisa a una presión dada. Este sistema se ha utilizado mucho en California, Estados Unidos, y Zulia, Venezuela, donde existen grandes depósitos de petróleo viscoso. También se están realizando experimentos para intentar demostrar la utilidad de esta tecnología para recuperar las grandes acumulaciones de petróleo viscoso (bitumen) que existen a lo largo del río Athabasca, en la zona centro-septentrional de Alberta, en Canadá, y del río Orinoco, en el este de Venezuela. Si estas pruebas tienen éxito, la era del predominio del petróleo podría extenderse varias décadas.

 

B.3. Perforación Submarina.

  

Torre de perforación marinaEsta plataforma petrolera semisumergida descansa sobre flotadores y está anclada al fondo. Los pozos marinos producen alrededor del 25% del petróleo extraído en todo el mundo.

    

Otro método para aumentar la producción de los campos petroleros —y uno de los logros más impresionantes de la ingeniería en las últimas décadas— es la construcción y empleo de equipos de perforación sobre el mar. Estos equipos de perforación se instalan, manejan y mantienen en una plataforma situada lejos de la costa, en aguas de una profundidad de hasta varios cientos de metros. La plataforma puede ser flotante o descansar sobre pilotes

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

10

Page 11: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

anclados en el fondo marino, y resiste a las olas, el viento y en las regiones árticas— los hielos.Al igual que en los equipos tradicionales, la torre es en esencia un elemento para suspender y hacer girar el tubo de perforación, en cuyo extremo va situada la broca; a medida que ésta va penetrando en la corteza terrestre se van añadiendo tramos adicionales de tubo a la cadena de perforación. La fuerza necesaria para penetrar en el suelo procede del propio peso del tubo de perforación. Para facilitar la eliminación de la roca perforada se hace circular constantemente lodo a través del tubo de perforación, que sale por toberas situadas en la broca y sube a la superficie a través del espacio situado entre el tubo y el pozo (el diámetro de la broca es algo mayor que el del tubo). Con este método se han perforado con éxito pozos con una profundidad de más de 6,4 Km. desde la superficie del mar. La perforación submarina ha llevado a la explotación de una importante reserva adicional de petróleo.

 C. Transporte.

Normalmente los campos petrolíferos se encuentran en zonas muy alejadas de los lugares o centros de consumo, de modo que la conducción del petróleo hasta las refinerías exige inversiones considerables, tanto si se trata de oleoductos (pipe-lines), que van del pozo al puerto de destino más próximo, como de buques cisterna, cuyas dimensiones son cada vez mayores: actualmente se construyen superpetróleos de hasta un millón de toneladas de arqueo bruto. Los stocks necesarios para compensar las irregularidades de la navegación están constituidos por depósitos en los puertos de destino.

 

D. Refinación. Para obtener productos de características precisas y utilizar de la manera más rentable posible las diversas fracciones presentes en el petróleo necesario efectuar una serie de operaciones de tratamiento y transformación que, en conjunto, constituyen el proceso de refino o refinación de petróleos crudos. Primeramente se realiza un análisis en laboratorio del petróleo a refinar -puesto que no todos los petróleos son iguales, ni de todos pueden extraerse las mismas sustancias-, a continuación se realizan una serie de refinaciones "piloto" donde se realizan a pequeña escala todas las operaciones de refino. Después de estudiar

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

11

Page 12: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

convenientemente los pasos a realizar, se inicia el proceso. La operación fundamental es la destilación fraccionada continua, en la que el petróleo es calentado a 3601C e introducido en unas columnas de platillos, donde se separan los productos ligeros y los residuos. Esta operación sólo suministra productos en bruto, que deberán ser mejorados para su comercialización.

  

Refinado del petróleoLa primera etapa en el refinado del petróleo crudo consiste en separarlo en partes, o fracciones, según la masa molecular. El crudo se calienta en una caldera y se hace pasar a la columna de fraccionamiento, en la que la temperatura disminuye con la altura. Las fracciones con mayor masa molecular (empleadas para producir por ejemplo aceites lubricantes y ceras) sólo pueden existir como vapor en la parte inferior de la columna, donde se extraen. Las fracciones más ligeras (que darán lugar por ejemplo a combustible para aviones y gasolina) suben más arriba y son extraídas allí. Todas las fracciones se someten a complejos tratamientos posteriores para convertirlas en los productos finales deseados.

D.1. Proceso de la Refinación 

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

12

Page 13: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

A. Destilación Básica

La herramienta básica de refinado es la unidad de destilación. El petróleo crudo empieza a vaporizarse a una temperatura algo menor que la necesaria para hervir el agua. Los hidrocarburos con menor masa molecular son los que se vaporizan a temperaturas más bajas, y a medida que aumenta la temperatura se van evaporando las moléculas más grandes. El primer material destilado a partir del crudo es la fracción de gasolina, seguida por la nafta y finalmente el queroseno. En las antiguas destilerías, el residuo que quedaba en la caldera se trataba con ácido sulfúrico y a continuación se destilaba con vapor de agua. Las zonas superiores del aparato de destilación proporcionaban lubricantes y aceites pesados, mientras que las zonas inferiores suministraban ceras y asfalto. A finales del siglo XIX, las fracciones de gasolina y nafta se consideraban un estorbo porque no existía una gran necesidad de las mismas; la demanda de queroseno también comenzó a disminuir al crecer la producción de electricidad y el empleo de luz eléctrica. Sin embargo, la introducción del automóvil hizo que se disparara la demanda de gasolina, con el consiguiente aumento de la necesidad de crudo. 

B. Craqueo térmico

 

El proceso de craqueo térmico, o pirólisis a presión, se desarrolló en un esfuerzo para aumentar el rendimiento de la destilación. En este proceso, las partes más pesadas del crudo se calientan a altas temperaturas bajo presión. Esto divide (craquea) las moléculas grandes de hidrocarburos en moléculas más pequeñas, lo que aumenta la cantidad de gasolina —compuesta por este tipo de moléculas— producida a partir de un barril de crudo. No obstante, la eficiencia del proceso era limitada, porque debido a las elevadas temperaturas y presiones se depositaba una gran cantidad de coque (combustible sólido y poroso) en los reactores. Esto, a su vez, exigía emplear temperaturas y presiones aún más altas para craquear el crudo. Más tarde se inventó un proceso de coquefacción en el que se recirculaban los fluidos; el proceso funcionaba durante un tiempo mucho mayor con una acumulación de coque bastante menor. Muchos refinadores adoptaron este proceso de pirólisis a presión.

 

C. Alquilación y craqueo catalítico. 

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

13

Page 14: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

En la década de 1930 se introdujeron otros dos procesos básicos, la alquilación y el craqueo catalítico, que aumentaron adicionalmente la gasolina producida a partir de un barril de crudo. En la alquilación, las moléculas pequeñas producidas por craqueo térmico se recombinan en presencia de un catalizador. Esto produce moléculas ramificadas en la zona de ebullición de la gasolina con mejores propiedades (por ejemplo, mayores índices de octano) como combustible de motores de alta potencia, como los empleados en los aviones comerciales actuales.En el proceso de craqueo catalítico, el crudo se divide (craquea) en presencia de un catalizador finamente dividido. Esto permite la producción de muchos hidrocarburos diferentes que luego pueden recombinarse mediante alquilación, isomerización o reformación catalítica para fabricar productos químicos y combustibles de elevado octanaje para motores especializados. La fabricación de estos productos ha dado origen a la gigantesca industria petroquímica, que produce alcoholes, detergentes, caucho sintético, glicerina, fertilizantes, azufre, disolventes y materias primas para fabricar medicinas, nylon, plásticos, pinturas, poliésteres, aditivos y complementos alimenticios, explosivos, tintes y materiales aislantes.

 

Refinería de petróleoLas refinerías de petróleo funcionan 24 horas al día para convertir crudo en derivados útiles. El petróleo se separa en varias

fracciones empleadas para diferentes fines. Algunas fracciones tienen que someterse a tratamientos térmicos y químicos para convertirlas en productos finales como gasolina o grasas.

  3.2.2.-PROCESO DE OBTENCION DEL CARBON

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

14

Page 15: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

El carbón se encuentra en casi todas las regiones del mundo, pero en la actualidad los únicos depósitos de importancia comercial esta 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.Las estimaciones de las reservas mundiales de carbón son muy variadas. 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%, Sudáfrica el 5% y Australia el 4%.

Producción y transporte Explotación a cielo abiertoSe comienza por retirar el material que recubre el yacimiento. Después se procede a la extracción del mineral y acto seguido, cuando se termina de sacar el carbón de yacimiento, se vuelve a cubrir el terreno para que no haya un gran impacto medioambiental.

Después de retirar las capas superiores de una colina, una gigantesca perforadora rotativa taladra las laderas para llegar a las ricas vetas de

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

15

Page 16: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

carbón situadas por debajo. La perforadora puede penetrar hasta 30 m.

Perforadora helicoidal

Explotación subterránea

Cuando el mineral se encuentra a grandes profundidades se cavan pozos hasta llegar a la veta y después galería para extraerlo.Para ventilar este tipo de explotación se utiliza un método que consiste en comunicar entre sí estos pozos para que los gases que emana el carbón salgan al exterior y no se produzcan explosiones.Para evitar que la mina se hunda se le pone pilares en cada capa y cuando ya se ha terminado se provoca el derrumbe.Para transportar el material se hace por medio de vagonetas en las instalaciones y si la explotación minera está más modernizada se hace por medio de cintas transportadoras y elevadores.Ela carbón siempre sale con materiales que dificultan su utilización y disminuye su calidad con respecto al poder calorífico del mismo. Para limpiarlo se utilizan medios físicos como la trituración y el lavado.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

16

Page 17: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

3.2.3.-PROCESO DE OBTECION DE GLPCuadro esquemático del proceso de obtención del GLP

3.2.4.-PROCESO DE OBTENCIÓN DE LA GASOLINA

En las refinerías petroleras, estas separaciones se efectúan en las torres de fraccionamiento o de destilación primaria.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

17

Page 18: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

Para ello, primero se calienta el crudo a 400 °C para que entre vaporizado a la torre de destilación. Aquí los vapores suben a través de pisos o compartimentos que impiden el paso de los líquidos de un nivel a otro. Al ascender por los pisos los vapores se van enfriando.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

18

Page 19: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

Este enfriamiento da lugar a que en cada uno de los pisos se vayan condensando distintas fracciones, cada una de las cuales posee una temperatura específica de licuefacción. Los primeros vapores que se licúan son los del gasóleo pesado a 300 °C aproximadamente, después el gasóleo ligero a 200 °C; a continuación, la kerosina a 175 °C, la nafta y por último, la gasolina y los gases combustibles que salen de la torre de fraccionamiento todavía en forma de vapor a 100 °C. Esta última fracción se envía a otra torre de destilación en donde se separan los gases de la gasolina. Ahora bien, en esta torre de fraccionamiento se destila a la presión atmosférica, o sea, sin presión. Por lo tanto, sólo se pueden separar sin descomponerse los hidrocarburos que contienen de 1 a 20 átomos de carbono. Para poder recuperar más combustibles de los residuos de la destilación primaria es necesario pasarlos por otra torre de fraccionamiento que trabaje a alto vacío, o sea a presiones inferiores a la atmosférica para evitar su descomposición térmica, ya que los hidrocarburos se destilarán a más baja temperatura. En la torre de vacío se obtienen sólo dos fracciones, una de destilados y otra de residuos. De acuerdo al tipo de crudo que se esté procesando, la primera fracción es la que contiene los hidrocarburos que constituyen los aceites lubricante y las parafinas, y los residuos son los que tienen los asfaltos y el combustóleo pesado. El cuadro nos describe aproximadamente el número de átomos de carbono que contienen las diferentes fracciones antes mencionadas.

Mezcla de hidrocarburos obtenidos de la destilación fraccionada del petróleo

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

19

Page 20: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

3.2.5.-PRECESO DE OBTENCIÓN DE KEROSENE

Obtención del kerosene de manera muy general:

El procedimiento en si es el siguiente: se pone en una caldera la carga de petróleo crudo, 2000-19000 ml, y a medida que se va aplicando el calor los vapores son rectificados, llevados a un condensador y recogidos en fracciones separadas suficientemente grandes para la determinación del grado A.P.I., la viscosidad, el calor y el índice de refracción.Cuando el petróleo crudo de la caldera alcanza una temperatura 343-360°C, empieza a ser apreciable la descomposición.

El procedimiento usual es aplicar vació al equipo cuando se alcanza una temperatura de aprox.316°C. Luego se continua la destilación a presión reducida y a temperatura reducida en proporción. Las temperaturas de la destilación con vacío se convierten después en sus temperaturas equivalentes a la presión atmosférica y los resultados de las dos destilaciones se transportan en forma de una sola curva.

En la refinería se realiza la mayor parte de la vaporización en serpentines continuos calientes por el procedimiento conocido como vaporización relámpago o instantánea.

En esta operación el líquido y el vapor se mantienen en íntimo contacto hasta que se alcanza la temperatura final, y entonces se deja que se separen.

Los materiales de punto de ebullición bajo actúan como agentes portadores o reductores de la presión parcial para los extremos densos. Esto da como resultado un fraccionamiento defectuoso, pero permite vaporizar los materiales de punto de ebullición mas alto sin necesidad de usar vacío o cantidades excesivas de vapor. El equipo de laboratorio para determinar la curva de vaporización instantánea suele ser una cámara de vaporización continua en pequeña escala, en la cual se introduce el petróleo crudo a una temperatura fija y se mide la cantidad de vapor y de líquido producido. La vaporización instantánea de equilibrio se relaciona también con las temperaturas en los platos superiores, del fondo y de extracción lateral de los fraccionadores de extracción múltiple.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

20

Page 21: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

Luego de la obtención del kerosene por el método descrito anteriormente de manera muy general, se procede a eliminar las impurezas del mismo.Removiendo aromáticos:Este procedimiento puede ser consumado por la extracción de SO convencional de un proceso.El proceso Edeleanu esta basado en la alta solubilidad que el SO liquido presenta para hidrocarburos aromáticos en comparación con su solubilidad en cuanto a parafinas y nafta se refiere. El kerosene que se alimenta es secado inicialmente y enfriado y se pone en contacto con una solución refinada antes de pasar al extractor y a un sistema de regeneración en el cual el SO hierve. La solución extraída de la columna inferior pasa al segundo sistema de regeneración. El SO recuperado se lleva al tope del extractor. En este proceso el rango de contenido de hidrocarburos naftenicos y parafínicos en el kerosene es reducido y se produce un extracto rico en aromáticos.

El color del kerosene tiene probablemente más importancia que el color de la gasolina, ya que no usa ningún colorante, y el color es una prueba directa de estabilidad o de la ausencia de materiales del craqueo. Tanto el azufre como compuestos que den color al kerosene pueden hacer que este tenga malas cualidades para la combustión o que forme humo. El tratamiento con ácido sulfúrico, seguido por lavado con soda cáustica, después con agua y finalmente por filtración a través de la tierra de batan, es posible que sea necesario para tratar algunos kerosenes difíciles.A continuación se presenta un diagrama.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

21

Page 22: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

Su porcentaje de pureza varía de crudo en crudo. De acuerdo a la composición del crudo y al proceso al que el mismo se someta, el kerosene obtenido contendrá algunas impurezas que a su vez deben ser tratadas a fin de mejorar su calidad y utilidad. 

Algunos de los fines perseguidos con el tratamiento de los aceites ligeros son:

1) eliminar ciertos compuestos de azufre; 2) reducir el contenido del mismo; 3) mejorar el color; 4) quitar la goma o evitar su formación, y 5) mejorar el olor, la corrosividad y la estabilidad a la luz.

3.2.6.-PROCESO DE OBTENCIÓN BIODIESEL:

Básicamente el proceso se inicia con la refinación del aceite vegetal, ya que normalmente es necesario reducir los contenidos de agua y ácidos grasos, a posterior a este aceite debe ser esterificado mediante su reacción con alcohol metílico o etílico (metanol o etanol) en presencia de un catalizador (hidróxido de sodio o de potasio) obteniéndose el éster correspondiente y dos coproducto, la glicerina y fertilizante de potasio. La glicerina obtenida normalmente es de uso general, pero si se desea desarrollar glicerina apta para cosmetología o farmacología debe reprocesársela hasta una pureza del 99,5%.Básicamente se elabora mediante la transesterificación  de grasas y aceites con alcohol metílico en ambiente básico.  Los catalizadores a emplear  pueden ser soda cáustica  o metilato sódico,  ambos en solución metanólica.El Biodiesel se produce gracias a una reacción química denominada transesterificación, lo que significa que el glicerol contenido en los aceites es sustituido por un alcohol ante la presencia de un catalizador. En nuestro caso utilizaremos Metanol y NaOH (soda cáustica) o KOH (hidróxido de potasio). Este es sólo un método posible para la elaboración de biodiesel, pero existen otras formas y trucos para preparar biodiesel de buena calidad. Esta es la vía actualmente empleada para producirlo, ya que es la más económica, ofreciendo entre otras las siguientes ventajas: 1. Elevada conversión (98%) con pocas reacciones

secundarias y reducido tiempo de reacción.2. Conversión directa a ester metílico sin pasos

intermedios.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

22

Page 23: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

3. Materiales de construcción estándar (AISI 304 y acero al carbono)

El diagrama de flujo del proceso de producción del  biodiésel  se puede observar en la figura que se encuentra abajo.Este proceso prevé el empleo de aceites o grasas  que contienen  acidez libre, y en su primera fase los ácidos grasos libres se  transforman en más metilester. Esta es una ulterior ventaja ya que no es necesario procesar previamente  grasas y o aceites para eliminar tales impurezas obteniéndose además un rendimiento superior respecto de los triglicéridos de partida.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

23

Page 24: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

El esquema simplificado  de una planta continua  para producir el biodiésel se puede observar en el diagrama siguiente:

2.1.1.- En  el mezclador estático MX 1 se mezclan el alcohol metìlico y el aceite que contiene ácidos grasos libres.

2.1.2.- Este producto se hace pasar luego a través del reactor (R 1) que funciona con catalizador en lecho fijo donde se produce la reacción de esterificación de los ácidos grasos libres.

2.1.3.- La corriente proveniente de esta unidad se mezcla en la unidad estática MX 2 con el metanol necesario para la transesterificación, mas un pequeño exceso del mismo, y el catalizador.

2.1.4.- Esta corriente ingresa en el reactor tubular R 2 en el cual se produce la transesterificación de los triglicéridos.

2.1.5.- El producto de la reacción, compuesto por el metilester, la glicerina, el metanol en exceso y el catalizador, debe ser neutralizado.

2.1.6.- Para ello se mezcla en la unidad estática  MX 3, con un acido mineral en la cantidad necesaria.

2.1.7.- Posteriormente en la unidad de destilación flash FC se despoja al producto de los volátiles, compuestos fundamentalmente por el alcohol metìlico en exceso. Los vapores de metanol se condensan y se envían al tanque de almacenamiento, del cual será nuevamente introducido  en el ciclo.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

24

Page 25: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

2.1.8.- El producto de fondo del evaporador flash FC, que contiene el metilester, la glicerina, sales y agua se envía al decantador continuo D, en el cual se separa el metilester del resto de los productos.

2.1.9.- La fase ligera (biodiésel)  se envía al tanque de almacenaje, mientras la fase pesada (glicerina bruta)  que contiene glicerina (aprox. 90%), agua y sales se envía asimismo al  almacenaje.

A continuación se indican los consumos específicos (valores aproximados), para la producción de 1 ton de biodiésel asi como los  subproductos de recuperación:

2.3.-Materiales para la elaboración:

ITEM CONSUMO

MATERIAS PRIMAS Y MATERIALES

Aceite vegetal refinado 1030 Kg.

Metanol 102 Kg.

Catalizador (metilato de sodio)

6,2 Kg.

Ácido mineral 6 Kg.

Glicerina bruta 112 Kg. (título: 85% min.)

SERVICIOS

Agua enfriamiento 20 m3

Vapor de agua(a 4 bar.) 350 Kg.

Energía eléctrica 50 Kwh.

Nitrógeno 3,2 N m3

Aire instrumentos 4,8 N m3

3.2.7.-PROCESO DE OBTENCIÓN DE GNC

Procesamiento del gas natural

- Acondicionamiento del gas natural - eliminación de las impurezas(“endulzamiento”)

Separación de componentes del gas natural - reducción de la temperatura

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

25

Page 26: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

1- Gas natural seco.2- Líquidos: propano, butanos, pentanos e hidrocarburos más pesados.

Fraccionamiento de componentes líquidos – destilación

1- Propano / butano (GLP).2- Gasolina natural (pentanos e hidrocarburos más pesados)

Odorización - al ser incoloro e inodoro, se le adicionan odorizantes para poder captar si existe una fuga.

El gas natural se extrae de los reservorios que se encuentran bajo tierra a profundidades que van desde los 500 m hasta los 3500 m.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

26

Page 27: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

El gas natural una vez extraído de los reservorios se somete a un proceso de separación.

Proceso de separación

Mediante este proceso se obtiene:

Gas natural seco (metano y etano) que se transporta por gasoductos a los centros de consumo. Líquidos de gas natural (propano, butano, pentano y mas pesados) que se transporta por poliductos hasta una planta de fraccionamiento. Otros componentes: Agua, azufre y otras impurezas que no tiene valor comercial. Proceso de fraccionamiento es un proceso que consiste en separar los líquidos del gas natural (LGN) en gas licuado de petróleo (GLP) y gasolina natural.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

27

Page 28: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

3.3.- CLASIFICACION DE LOS COMBUSTIBLES

3.3.1.- CLASIFICACION DEL PETROLEO

La clasificación se basa en la clase de hidrocarburos que predominan en el petróleo crudo:

Petróleo de base parafínicas Predominan los hidrocarburos saturados o parafínicos. Son muy fluidos de colores claros y bajo peso

específico (aproximadamente 0,85 kg./lt). Por destilación producen abundante parafina y poco

asfalto. Son los que proporcionan mayores porcentajes de nafta

y aceite lubricante.

Petróleo de base asfáltica o nafténica Predominan los hidrocarburos etilénicos y

diétilinicos, cíclicos ciclánicos (llamados nafténicos), y bencenicos o aromáticos.

Son muy viscosos, de coloración oscura y mayor peso específico (aproximadamente 0,950 kg/lt)

Por destilación producen un abundante residuo de asfalto. Las asfaltitas o rafealitas argentinos fueron originadas por yacimientos de este tipo, que al aflorar perdieron sus hidrocarburos volátiles y sufrieron la oxidación y polimerización de los etílenicos.

Petróleo de base mixta De composición de bases intermedias, formados por toda

clase de hidrocarburos: Saturados, no saturados (etilénicos y acetilénicos) y cíclicos (ciclánicos o nafténicos y bencénicos o aromáticos).

La mayoría de los yacimientos mundiales son de esto tipo.

3.3.2.-CLASIFICACION DEL CARBON

Se utiliza sobre todo como combustible y como fuente de carbono industrial. Aunque se inflama En este trabajo nos centraremos en el carbón de origen mineral. Este carbón se clasifica según su contenido de carbono, por el grado de transformación que han experimentado en su proceso y por el uso al que se adaptan. La escala más recomendada establece cuatro clases: antracita, hulla, turba y lignito.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

28

Page 29: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

AntracitaCarbón duro que tiene el mayor contenido de carbono fijo y el menor en materia volátil de los cuatro tipos. Contiene aproximadamente un 87,1 % de carbono, un 9,3 % de cenizas y un 3,6 % de material volátil. Tiene un color negro brillante de estructura cristalina con más diferencia que otros carbones, libera una gran cantidad de energía al quemarse y desprende poco humo y hollín. Hulla Combustible fósil con una riqueza entre 75 y 90 % y un contenido en volátiles que oscila entre 20 y 35 % y un contenido en volátiles entre 20 y 35%. Es negra, mate y arde con dificultad con una llama amarillenta. Se diferencia del lignito, por su mayor poder calorífico (entre 30 y 36 MJ/Kg). En la revolución industrial se le llamo carbón de

piedra, se empleaba como combustible y en la siderurgia. Se usaba para obtener gas ciudad y una gran cantidad de productos químicos, dando lugar a la carboquímica. Ha sido sustituida por el petróleo y el gas natural.

3.3.3.-CLASIFICACION DEL GAS LICUADO DE PETROLEO(G.L.P.)

La producción mundial de GLP es aproximadamente 190 millones de Tm. Que se consumen la mayor parte en los mercados locales.La red de distribución del G.L.P. comienza con un número pequeño de grandes instalaciones y termina con un número elevado de consumidores, algunos grandes pero la mayoría pequeños. Algunos consumidores reciben el GLP en envases (botellas o bombonas) y otros lo reciben a granel.La práctica de la seguridad se hace más difícil cuanto mas avanza el GLP en la red de distribución.Estas grandes instalaciones donde comienza la red de distribución son lo que denominamos Factorías, de las empresas comercializadoras.Estas Factorías las podemos clasificar como nodrizas y receptoras. Las primeras son las que reciben el GLP directamente procedente de importación o procedente de una refinería próxima. Las segundas son las que lo reciben procedente de una nodriza.

De cualquier forma, en ambos tipos de Factoría, los principales procesos que se desarrollan son:

Almacenamiento y mezclas Envasado y trasvase

La distribución del GLP puede ser en envases (bombonas) ó a granel, dependiendo de muchas consideraciones, tales como la aplicación, la escala de uso y la preferencia del

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

29

Page 30: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

consumidor. Esto nos lleva a definir tres grandes líneas de negocio:

Envasado. Esta línea hace llegar al consumidor el producto en una bombona. Las hay de diferentes capacidades y diferente producto:

butano 6 – 12,5 kg propano 11 kg mezcla de butano-propano 12 kg industrial de propano 35 kg

Propano granel. Esta línea hace llegar a un depósito del consumidor (que puede ser una industria) ubicado en recinto de su propiedad, el producto a granel, mediante cisternas. Podríamos diferenciar dos tipos: clásico ( el depósito es propiedad del consumidor) personalizado ( el depósito es propiedad de la empresa comercializadora ).

Otra característica de esta línea es que existe un único consumidor para cada depósito.

Canalizado. Esta línea también hace llegar a un depósito el producto a granel, mediante cisternas. Pero la característica de esta línea es que existen varios consumidores para cada depósito o centro almacenamiento, facturándole al consumidor por lectura del consumo de su contador. Podríamos diferenciar dos tipos:

1. Vivienda, con un centro de almacenamiento se atiende a los consumidores en un edificio ó pequeña urbanización.

2. Poblaciones, con un centro de almacenamiento suficientemente grande, se atiende a toda una población, por ejemplo Benidorm, etc.

3.3.4.-CLASIFICACION DE LA GASOLINA

POR SU PROCEDENCIA: Existen 3 clases de gasolinas

GASOLINAS NATURALES :

Es aquella que se produce por separación del gas natural o gas de cabeza de pozo. La composición de esta gasolina varía con respecto al gas natural que lo acompaña. El contenido en hidrocarburos es más bajo que la gasolina de destilación

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

30

Page 31: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

GASOLINAS DE DESTILACIÓN DIRECTA:

Fracción que se obtiene al destilar el crudo de petróleo a presión atmosférica. No contiene hidrocarbonados no saturados de moléculas complejas aromático-nafténicas, puesto que presentan puntos de ebullición más altos que el límite superior del intervalo de ebullición de la gasolina

GASOLINA DE CRACKING O REFINADO:

Esta sale a partir de una fracción de corte alto que se somete a otro proceso (cracking), el que se rompen las moléculas más grandes en otras más pequeñas, obteniendo así moléculas que entran dentro de la fracción gasolina. La composición ya no va a ser tan homogénea con en las dos anteriores, y va a depender de la composición incial y del proceso utilizado.

SEGÚN SU UTILIZACION :

se dividen en gasolinas de automoción y gasolinas de aviación

GASOLINAS DE AUTOMOCIÓN

Las gasolinas de automoción se emplean en los motores de automóviles, de 4 tiempos, encendido por chispa, válvula de trabajo y carburador de aire. También se usa en motores de 2 tiempos y con otro tipo de válvulas. A veces también se inyecta.

GASOLINA DE AVIACION

La gasolina de aviación es análoga a la de automoción, requiere octanajes superiores a 100, ya que se requiere mucha potencia. Para medir el octanaje se usa como patrón una mezcla de iso-octano y plomo tetraetilo. El octanaje será 100 más la cantidad de plomo tetraetilo añadido.

GASOLINAS COMERCIALE SEGÚN SU OCTANAJE

REGULAR UNLEADED :

O gasolina regular vulgarmente,la cual su índice es de 89 octanos mínimo. Esta gasolina puede que no sea un combustible el cual le brinde al motor un rendimiento y un pique de alto resultado, pero al no contener plomo esta es mucho menos contaminante y relativamente menos corrosiva al motor del vehículo y sus partes.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

31

Page 32: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

GASOLINA CON PLOMO

O normal en cual el índice de octanaje es de alrededor de 82 octanos mínimo. Las gasolinas con plomo son gasolinas en las cuales el índice de contaminación es mucho mayor que cualquier otros debido a su alto contenido de sustancias tóxicas y nocivas al medio ambiente evacuadas por los gases de combustión.

Al ser muy contaminante al medio ambiente, tenemos que también es muy corrosivo al motor del vehículo ya que este es dañado por las sustancias que componen el combustible, produciendo problemas mecánicos en el funcionamiento del motor.

PREMIUM

O vulgarmente como nafta súper, con índice de octano mínimo de 96. Tiene un octanaje superior a 96 octanos, y se dice que pertenece a la nueva generación de combustibles reformulados, ya que adiciona un componente de mezcla oxigenado, conocido como el Metil Ter Butil Eter (MTBE), como contribución para mejorar la combustión y con ello la protección al medio ambiente. Por su elevado octanaje se recomienda para aquellos vehículos con alta relación de compresión.

Técnicamente la gasolina súper tiene una composición, que incluye aditivos, que aseguran que el motor funcione sin dejar depósitos en el sistema de admisión de combustible, haciendo que el carburador, inyector y válvulas de admisión libres de depósitos, permiten conservar las condiciones de diseño, prolongando la vida útil del motor.

3.3.5.-CLASIFICACION DEL BIODIESEL

Biodiesel se llama al combustible que biodiesel puro, también referido como 100 o biodiesel "limpio".Una mezcla de biodiesel es la combinación de biodiesel puro con petrodiesel. Se hará referencia a las mezclas de biodiesel como BXX. Las XX indican la cantidad de biodiesel en la mezcla (Por ej.: Una mezcla B20 tiene 20% en volumen de biodiesel y 80% de petrodiesel).

3.3.6.-CLASIFICACION DEL GAS NATURAL COMPRIMIDO (G.N.C) Gas natural asociado - como subproducto del petróleo. Gas natural no asociado - sin presencia de petróleo

crudo

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

32

Page 33: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

- Gas Húmedo - Camisea, Aguaytia

- Gas Seco - Olympic, Sechura

Es una de las fuentes de energía más modernas, limpias y ventajosas que ofrece a los usuarios beneficios importantes en cuanto a costos, calidad y protección del ambiente.

3.4- PROPIEDADES FISICAS - QUIMICAS DE LOS COMBUSTIBLES, TEMPERATURA DE INFLAMACIÓN, OCTANAJE,ETC.

3.4.1.- COMPOSICIÓN QUÍMICA Y PROPIEDADES DEL PETRÓLEO 

El análisis químico revela que el petróleo está casi exclusivamente constituido por hidrocarburos, compuestos formados por dos elementos: carbono e hidrógeno. Esta simplicidad es aparente porque, como el petróleo es una mezcla, y no una sustancia pura, el número de hidrocarburos presentes y sus respectivas proporciones varían dentro de un límites muy amplios. Es químicamente incorrecto referirse al "petróleo", en singular; existen muchos "petróleos", cada uno con su composición química y sus propiedades características. En efecto:Son líquidos insolubles en agua y de menor densidad que ella. Dicha densidad está comprendida entre 0,75 y 0,95 g/ml.Sus colores varían del amarillo parduzco hasta el negro.Algunas variedades son extremadamente viscosas mientras que otras son bastante fluidas. Es habitual clasificar a los petróleos dentro de tres grandes tipos considerando sus atributos específicos y los subproductos que suministran:

CARACTERISTICAS FISICAS Y QUIMICAS DEL PETROLEO.

Color:

Generalmente se piensa que todos los crudos son de color negro, lo cual ha dado origen a cierta sinonimia y calificativos: "oro negro", "más negro que el petróleo crudo". Sin embargo por transmisión de la luz, los crudos pueden tener color amarillo pálido, tonos de rojo y marrón hasta llegar a negro. Por reflexión de la luz pueden aparecer verdes, amarillos con tonos azules, rojo, marrón y negro. Los crudos pesados y extrapesados son negro casi en su totalidad. Crudos con altísimo contenido de cera son livianos y de color amarillo; por la noche al bajar bastante la temperatura tienden a solidificarse

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

33

Page 34: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

notablemente y durante el día, cuando arrecia el sol, muestra cierto hervor en el tanque. El crudo más liviano o condensado llega a tener un color blanquecino, lechoso y a veces se usa en el campo como gasolina cruda.

Olor:

El olor de los crudos es aromático como el de la gasolina, del querosene u otros derivados. Si el crudo contiene azufre tiene un olor fuerte y hasta repugnante, como el de huevo podrido. Si contiene sulfuro de hidrogeno, los vapores son irritantes, tóxicos y hasta mortíferos. Para atestiguar la buena o rancia calidad de los crudos es común que la industria los designe como dulces o agrios.

Densidad:

Los crudos pueden pesar menos que el agua (liviana y mediana) o tanto o más que el agua (pesados y extrapesados). De allí que la densidad pueda tener un valor de 0,75 a 1,1. Estos dos rangos equivalen a 57,2 y -3 ºAPI.

La densidad, la gravedad especifica o los grados API (API es la abreviatura de American Petroleum Institute ). Denota la relación correspondiente de peso específico y de fluidez de los crudos con respecto al agua.

Gravedad Especifica = 140 / 130 + n.

Gravedad Especifica = 145 / 145 – n.

N = representa la lectura en grados indicada por el hidrometro Baumé inmerso en el liquido.

La ecuación general de API es la siguiente:

Gravedad especifica = 141,5 / 131,5 + ºAPI.

(a 60 ºF ó 15,5 ºC).

ºAPI = 141,5 / gravedad especifica – 131,5

La clasificación de los crudos por rango de gravedad ºAPI utilizada en la industria venezolana de los hidrocarburos, a 15,5 ºC (60 ºF) es como sigue:

Extrapesados, menos de 16 º.

Pesados, menos de 21,9 º.

Medianos 22,0 – 29,9 º.

Livianos 30 º y más.

Superlivianos 40 º en adelante.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

34

Page 35: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

Sabor:

El sabor de un crudo es una propiedad que se torna importante cuando el contenido de sal es bastante alto. Esta circunstancia requiere que el crudo sea tratado adecuadamente en las instalaciones de producción del campo para ajustarle la sal al mínimo (gramos por metro cúbico) aceptable por compradores y refinerías.

Índice de refracción:

Medido con un refractómetro, los hidrocarburos acusan valores de 1,39 a 1,49. Se define como la relación de la velocidad de la luz al pasar de uno a otro cuerpo.

Coeficiente de expansión:

Varía entre 0,00036 y 0,00096. Temperatura ºC por volumen.

Punto de ebullición:

No es constante, Debido a sus constituyentes varía algo menos que la temperatura atmosférica hasta la temperatura igual o por encima de 300 ºC.

Punto de congelación:

Varía desde 15,5 ºC hasta la temperatura de -45 ºC. Depende de las propiedades y características de cada crudo o derivado. Este factor es de importancia al considerar el transporte de los hidrocarburos y las estaciones, principalmente el invierno y las tierras gélidas.

Punto de deflagración:

Varía desde -12 ºC hasta 110 ºC. Reacción vigorosa que produce calor acompañado de llamas y/o chispas.

Punto de quema:

Varía desde 2 ºC hasta 155 ºC.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

35

Page 36: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

Poder calorífico:

Puede ser entre 8.500 a 11.350 calorías/gramo. Entre BTU/libra puede ser de 15.350 a 22.000. (BTU es la unidad térmica británica).

Calor especifico:

Varía entre 0,40 y 0,52. El promedio de la mayoría de los crudos es de 0,45. Es la relación de cantidad de calor requerida para elevar su temperatura un grado respecto a la requerida para elevar un grado la temperatura de igual volumen o masa de agua.

Calor latente de vaporización:

Para la mayoría de los hidrocarburos parafínicos y metilenos acusa entre 70 a 90 kilocalorías/kilogramo ó 130 a 160 BTU/libra.

Viscosidad:

La viscosidad es una de las características más importantes de los hidrocarburos en los aspectos operacionales de producción, transporte, refinación y petroquímica. La viscosidad, que indica la resistencia que opone el crudo al flujo interno, se obtiene por varios métodos y se le designa por varios valores de medición. El poise o centipoise (0,01 poise) se define como la fuerza requerida en dinas para mover un plano de un centímetro cuadrado de área, sobre otro de igual área y separado un centímetro de distancia entre sí y con el espacio relleno del líquido investigado, para obtener un desplazamiento de un centímetro en un segundo. La viscosidad de los crudos en el yacimiento puede tener 0,2 hasta más de 1.000 centipoise. Es muy importante el efecto de la temperatura sobre la viscosidad de los crudos, en el yacimiento o en la superficie, especialmente concerniente a crudos pesados y extrapesados.o Viscosidad relativa: es la relación de la

viscosidad del fluido respecto a la del agua. A 20 ºC la viscosidad del agua pura es de 1.002 centipoise.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

36

Page 37: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

o Viscosidad cinemática: es equivalente a la viscosidad expresada en centipoises dividida por la gravedad específica, a la misma temperatura. Se designa en stokes o centistokes.

Viscosidad Universal Saybolt: representa el tiempo en segundos para que un flujo de 60 centímetros cúbicos salga de un recipiente tubular por medio de un orificio, debidamente calibrado y dispuesto en el fondo del recipiente, el cual se ha mantenido a temperatura constante.

3.4.2.-PROPIEDADES FISICA – QUIMICA DEL CARBON.

Propiedades físicas

Estado de la materia

Sólido (no magnético)

Punto de fusión3823 K (diamante), 3800 K (grafito)

Punto de ebullición

5100 K (grafito)

Entalpía de vaporización

711 kJ/mol (grafito; sublima)

Entalpía de fusión

105 kJ/mol (grafito) (sublima)

Presión de vapor _ Pa

Velocidad del sonido

18.350 m/s (diamante)

QUIMICA DEL CARBONO

El átomo de carbono, debido a su configuración electrónica, presenta una importante capacidad de combinación. Los átomos de carbono pueden unirse entre sí formando estructuras complejas y enlazarse a átomos o grupos de átomos que confieren a las moléculas resultantes propiedades específicas. La enorme diversidad en los compuestos del carbono hace de su estudio químico una importante área del conocimiento puro y aplicado de la ciencia actual.Durante mucho tiempo la materia constitutiva de los seres vivos estuvo rodeada de no pocas incógnitas. Frente a la materia mineral presentaba, entre otras, una

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

37

Page 38: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

característica singular, su capacidad de combustión. Parecía como si los únicos productos capaces de arder hubieran de proceder de la materia viviente. En los albores de la química como ciencia se advirtió, además, que si bien la materia procedente de organismos vivos podía degradarse en materia mineral por combustión u otros procesos químicos,no era posible de ninguna manera llevar a cabo en el laboratorio el proceso inverso.Argumentos de este estilo llevaron a Berzelius, a comienzos del siglo XIX, a sugerir la existencia de dos tipos de materia en la naturaleza, la materia orgánica o materia propia de los seres vivos, y la materia inorgánica . Para justificar las diferencias entre ambas se admitió que la materia orgánica poseía una composición especial y que su formación era debida a la intervención de una influencia singular o «fuerza vital» exclusiva de los seres vivos y cuya manipulación no era posible en el laboratorio. La crisis de este planteamiento, denominado vitalismo, llevó consigo el rápido desarrollo de la química de la materia orgánica en los laboratorios, al margen de esa supuesta «fuerza vital».En la actualidad, superada ya la vieja clasificación de Berzelius, se denomina química orgánica a la química de los derivados del carbono e incluye el estudio de los compuestos en los que dicho elemento constituye una parte esencial, aunque muchos de ellos no tengan relación alguna con la materia viviente.

PODER CALORIFICOSu poder calorifico del carbono es:

DENSIDADSu densidad del carbono es:

3.4.3.- CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LOS GAS LICUADO DE PETROLEO (G.L.P)

Los G.L.P más comunes son el propano y el butano comerciales. Ambos se comercializan cumpliendo las especificaciones vigentes (BOE.núm.303 de 19/12/84 y núm.227 de 22/09/82). Son básicamente butano y propano y sus mezclas, como vemos en forma resumida en las siguientes tabla:

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

Mj / Kg Mcal / kg

32, 80 8

G / Ml

2, 26

38

Page 39: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

Las mezclas ( C3/C4) utilizadas en automoción, una aplicación importante de los G.L.P, tienen una proporción que oscila entre 70/30 y 60/40 .

Imflamabalidad y combustión.

Ambos gases forman con el aire mezclas inflamables y necesitan una gran cantidad de aire para su combustión. Resultan inflamables en el aire solo cuando se mezclan en una cierta proporción:

Propano: entre el 2.2 y el 9.5% de propanoButano: entre el 1.9 y el 8.5 % de butano

Presiones de utilización más usuales de los G.L.P

Propano comercial 37 y 50 mbarButano comercial 28 mbar

Valores característicos básicos de los G.L.P comerciales.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

39

Page 40: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

Corrosión. Los G.L.P no corroen al acero, ni al cobre o sus aleaciones y no disuelven los cauchos sintéticos por lo que estos materiales pueden ser usados para construir las instalaciones. Por el contrario disuelven las grasas y al caucho natural.

Toxicidad.Los G.L.P no son tóxicos. Los trastornos fisiológicos se producen cuando la concentración del gas en el aire es elevada y como consecuencia existe un desplazamiento de oxigeno.

Olor:Los G.L.P carecen de color y de olor natural por lo que, para poder detectar por el olfato las eventuales fugas que pudieran ocasionarse, se les añade antes de su distribución un odorizante peculiar a base de mercaptanos. El olor es sentido cuando todavía se encuentra la mezcla muy por debajo del límite inferior de inflamabilidad.

Contaminación:La energía G.L.P es el combustible ecológicamente más respetuoso con la naturaleza pues su combustión no contamina la atmósfera. Al estar estos gases exentos de azufre, plomo y sus óxidos, la combustión es limpia, no produce olores ni residuos (hollín, ni humos). Los productos de la combustión (PDC) son solamente y . Los G.L.P no se disuelven en el agua ni la contaminan por lo que se pueden utilizar en embarcaciones como carburantes y como combustible.

Grado de llenado:Los G.L.P en fase liquida se dilatan por la temperatura mas que los recipientes que los contienen. Por tanto, estos no se han de llenar plenamente para si poder absorber el diferencial de dilatación pues de lo contrario se producirían excesos de presión no deseables. El grado de llenado máximo esta establecido reglamentariamente en un 85%, considerando la masa en volumen a 20ºC.

Los G.L.P en estado gaseoso pesan el doble que el aire. Si se produjera una fuga, se expandiría tendiendo a depositarse en las partes bajas del local. Este es el motivo por el que se hace obligatoria la realización de un orificio en la parte inferior del local. En caso de fuga y existiendo una correcta ventilación en el local, la corriente de aire que se origina es suficiente par no permitir la decantación de los G.L.P .Esta prohibido

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

40

Page 41: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

situar los envases de G.L.P en sótanos, escaleras y en lugares de transito.

Los G.L.P en estado líquido pesan la mitad que el agua. Si un envase de G.L.P contuviera también agua, esta quedaría en el fondo. Si el envase contuviera agua en vez de gas, pesaría un 30% más.

3.4.4- PROPIEDADES FISICO - QUIMICAS DE LA GASOLINA.

TEMPERATURA DE INFLAMACION

Temperatura mínima a la cual el material se gasifica, es decir comienza a emitir vapores que pueden inflamarse ante una fuente de calor, este parámetro presenta especial importancia en combustibles líquidos. Para el caso de la gasolina es de 38 °c.

Octanaje

El octanaje se la define como la principal propiedad de la gasolina ya que esta altamente relacionada al rendimiento del motor del vehículo. El octanaje se refiere a la medida de la resistencia de la gasolina a ser comprimida en el motor. Esta se mide como el golpeteo o detonación que produce la gasolina comparada con los patrones de referencia conocidos de isooctano y N-heptano, cuyos números de octano son 100 y cero respectivamente.

Con respecto a la combustión, esta, en condiciones normales se realiza de manera rápida y silenciosa, pero cuando el octanaje es inadecuado para el funcionamiento del motor, la combustión se produce de manera violenta causando una explosión o detonación que por su intensidad puede causar daños serios al motor del vehículo.

Cómo se determina

 Para determinar la calidad antidetonante de una gasolina, se efectúan corridas de prueba en un motor, de donde se obtienen dos parámetros diferentes:

El Research Octane Number (Número de Octano de Investigación)

Que se representa como RON o simplemente R y que se determina efectuando una velocidad de 600 revoluciones por minuto (rpm) y a una temperatura de entrada de aire de 125°F (51.7°C)

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

41

Page 42: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

El Motor Octane Number (Número de Octano del Motor)

Que se representa como MON o simplemente M y se obtiene mediante una corrida de prueba en una máquina operada a una velocidad de 900 revoluciones por minuto y con una temperatura de entrada de aire de 300°F (149°C). Para propósitos de comercialización y distribución de las gasolinas, los productores determinan el octanaje comercial, como el promedio de los números de octano de investigación (RON) y el octano del motor (MON), de la siguiente forma:

Número de octano comercial = RON + MON = R + M                            2      2  

Calidad de las gasolinas elaboradas en otros países del mundo

 En los diferentes países del mundo se elaboran varias clases de gasolinas, dependiendo del nivel de tecnología utilizadas en sus refinerías, de la disponibilidad de recursos económicos destinados a la investigación y desarrollo tecnológico en materia de refinación y petroquímica, y de la inversión ejercida en la modernización de sus instalaciones, vinculados estos factores directa y estrechamente con la evolución de su industria automotriz.

 Así, por ejemplo, en Estados Unidos se elaboran gasolinas con plomo y sin plomo clasificadas como Regular y Premium en cada categoría, cuyos números de octano son:

                                      Regular Midgrade Premium

Gasolina sin plomo            87      89        92

Gasolina con plomo           85          No disponible

Poder Calorífico

Es el calor de combustión : energía liberada cuando se somete el combustible a un proceso de oxidación rápido, de manera que el combustible se oxida totalmente y que desprende una gran cantidad de calor que es aprovechable a nivel industrial.

potencia calorífico, kcal/kg 10.512-10.450

 potencia calorífico, kcal/l  7.674-7.962

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

42

Page 43: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

Viscosidad

Mide la resistencia interna que presenta un fluido al desplazamiento de sus moléculas. Esta resistencia viene del rozamiento de unas moléculas con otras. Puede ser absoluta o dinámica, o bien relativa o cinemática.

Densidad específica o relativa

Fue la primera que se utilizó para catalogar los combustibles líquidos. Los combustibles se comercializan en volumen, por ello es importante saber la densidad que tienen a temperatura ambiente.

La densidad específica o relativa de los combustibles líquidos varían, pero los más ligeros serán los que tengan menor contenido en átomos de carbono. De este modo, las gasolinas serán las que tengan menor densidad específica.

peso específico relativo 0,730-0,760

4.5.- CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y QUÍMICAS DEL KEROSENE:

a.-  Presenta un olor característico, b.-  Insoluble en aguac.-  Densidad:  0,80 g/cm3 d.-  Densidad de vapor: 4,5 g/cm3

e.-  Presión de vapor:  0,5mm de Hg. a 20°C f.-  Punto de Congelación:  -18°C g.- Solubilidad en agua: Miscibleh.- Punto de ebullición: 65ºCi.- Punto de fusión: -94ºC

Poder calorífico

Su potencia calorífica varía de 11.000 a 11.700 Kcal7kg. La proporción de azufre no debe exceder de 0,125%

Temperatura de inflamación:

El un punto de inflamación de 12 ºC(c.c).

3.4.5.- PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DEL BIODISEL:

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

43

Page 44: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

Peso Molecular 292.2 *

Densidad 0.88 kg/l

Poder Calorífico 37.5 MJ/kg

Punto de inflamación Su punto de inflación como mínimo de de 100ºc, y su punto alto de inflamación es superior a 160ºc.

4.7.- Tabla comparativa del gas natural con otros combustiblesRazón H/C: 4Contenido energético (MJ/kg): 50Densidad liquida: 0.422Densidad energética del líquido: 21.13Punto de Ebullición: -161.6

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

44

Page 45: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

Numero de octanaje en motor:

Propiedad Gasolina Diesel Metanol Etanol GPL GNC

Razón H/C 1.9 1.88 4 3 2.7 4Contenido energético (MJ/kg) 44 42.5 20 26.9 46.4 50Densidad liquida 0.72 a 0.78 0.84 a 0.88 0.792 0.785 0.51 0.422Densidad energética del liquido 33 36.55 15.84 21.12 23.66 21.13Punto de Ebullición 37 a 205 140 a 360 65 79 -42.15 -161.6Numero de octanaje en motor 80 a 90 n 92 89 97 120Presión de vapor (psi) 8 a 15 0.2 1204.6 2.3 208 2400

3.5.- NORMAS INTERNACIONALES DE LOS COMBUSTIBLES Y DE LA TOXICIDAD

CONTANACION DEL CARBONO

El carbón y el medio ambiente Repercusiones sobre el suelo

Explotaciones a cielo abierto, por la restauración que sufre el terreno después de esta explotación gran parte del impacto medioambiental desaparece.

Deterioro de la capa superficial, debido a la lluvia ácida

Repercusiones sobre el agua Térmica. Las centrales térmicas necesitan un

circuito de refrigeración para condensar el vapor. Si la central coge el agua de un río o un mar y lo vuelve a verter se produce un aumento de temperatura en el ecosistema. Si este circuito fuese cerrado se podría aprovechar este calor para generar otras energía pudiendo ser utilizada igualmente en el ámbito domestico como la calefacción.

Física y química. Se produce principalmente en la minería y en el sistema de tratamiento de aguas

Repercusiones acústicasSobre todo las centrales térmicas, para evitar los ruidos, hacen un revestimiento especial insonoro para que no sea tanto el impacto en las poblaciones cercanas. Repercusiones sobre la atmósferaLa combustión del carbón origina también residuos que pasan a la atmósfera como los óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, partícula, hidrocarburos, dióxido de carbono y vapor de agua. Esto productos pueden originar problemas graves a la naturaleza si no son absorbidos por ella problemas como:

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

45

Page 46: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

Efecto invernadero al producirse un aumento de CO2, las partículas no dejan que el calor salga fuera de la atmósfera y se produce un aumento considerable de temperatura, cambiando el clima en alguna zonas.

Lluvia ácida se produce por la emisión de azufre y óxidos de nitrógeno que se generan por la combustión de combustibles fósiles como el carbón.

Contaminación atmosférica y lluvia ácidaEn tiempos remotos, el agua de lluvia era la más pura disponible, pero hoy contiene muchos contaminantes procedentes del aire. La lluvia ácida se produce cuando las emisiones industriales se combinan con la humedad atmosférica. Las nubes pueden llevar los contaminantes a grandes distancias, dañando bosques y lagos muy alejados de las fábricas en las que se originaron. Cerca de las fábricas, se producen daños adicionales por deposición de partículas de mayor tamaño en forma de precipitación seca. La contaminación ha ido en aumento desde la Revolución Industrial, pero hasta hace poco sus efectos, como la lluvia ácida, no han producido alarma internacional.

Pérdidas de parte del manto fértil del suelo. Junto con la perdida de los bosques es un problema grave en los continentes industrializados como Europa y Norteamérica.

Contaminación de aguas y lagos que dañan la vida en los lagos y deteriora el agua que consumimos.

Deterioro en el patrimonio arquitectónico, pues atacan la piedra poniendo en peligro la conservación de los mismo.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

46

Page 47: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

Normas de Calidad Los Esteres Metílicos o Biodiesel, sea cual sea la materia prima empleada para su fabricación, tienen que cumplir unas normas de Calidad.

En Europa hasta la fecha dicha calidad viene regulada por la Norma Alemana DIN-V 51606, y actualmente la Comunidad Europea está en proceso de crear su propia norma de cálida, la Norma prEN14214 (provisional).

Monóxido de carbono (CO): la emisión durante la combustión del biodiésel en motores diesel es del orden del 50% inferior (comparada con aquella que produce el mismo motor con  combustible diesel).  Es conocida la toxicidad del monóxido de carbono  sobre todo en las ciudades.

Dióxido de azufre (SO2): no se produce emisión de dióxido de azufre por cuanto el biodiésel  no contiene azufre. El dióxido de azufre es nocivo para la salud humana así como para la vegetación.

Material particulado: esta emisión con el empleo del biodiésel se reduce del 65% respecto del combustible diesel. Las partículas finas son nocivas para la salud.

Productos orgánicos aromáticos: el biodiésel no contiene productos aromáticos (benceno y derivados) siendo conocida la elevada toxicidad de los mismos para la salud.

Balance de dióxido de carbono (CO2): el dióxido de carbono emitido  durante la combustión del biodiésel es totalmente reabsorbido por los vegetales.  Por lo tanto el biodiésel  puede ser considerado un combustible renovable.

LEGISLACIÓN

La legislación por la que se rige el Proyecto de Impacto Nacional de Gas de Camisea de Perú es:

Ley Nº 26221: Ley orgánica de hidrocarburos Nueva metodología para el cálculo de regalías- D.S.

017-2003-EM Reglamento para la protección ambiental en las

actividades de hidrocarburos

A nivel de Régimen Tributario: Reglamento de la Garantía de Estabilidad Tributaria

y de las Normas Tributarias de la Ley Orgánica de Hidrocarburos

Decreto Supremo Nº 32-95- EF Ley Nº 27909

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

47

Page 48: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

A nivel de creación del contrato entre el Estado y la Empresa Pluspetrol:

Reglamento de calificación de Empresas Petroleras

(Decreto Supremo Nº 047-93-EM)

Programa de Fortalecimiento Institucional y Apoyo a la Gestión Ambiental y Social del Proyecto Gas de Camisea en el BIDEl programa tiene como objetivo general velar por el riguroso cumplimiento de los compromisos ambientales y sociales adjudicados por los consorcios privados en sus respectivos EIA's, así como las necesidades que emanan de la normatividad ambiental vigente, certificando una dirección ambiental óptima en el área de influjo directo del proyecto y aconsejar los impactos indirectos a formarse durante la fase de construcción y que pueden seguir desarrollándose durante la etapa de operación.Los planes específicos son:

Asegurar el cumplimiento de los compromisos ambientales y sociales asumidos por los consorcios en sus respectivos EIA's.

Promover un manejo ambiental y social que ponga énfasis en la prevención, propiciando la aplicación de medidas correctivas que permita prevenir impactos indirectos durante la construcción del proyecto.

Velar por que las recomendaciones y observaciones vertidas en la supervisión y monitoreo de campo, evitando la fijación de sanciones de acuerdo a ley.

Evaluar y seguir en forma continua el sistema de gestión ambiental y social aplicado por los consorcios.

3.6.-APLICACIÓN DE LOS COMBUSTIBLES EN LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA.

3.6.1.-APLICACIÓN DEL PETROLEO MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

Estos motores trabajan en cuatro tiempos que son la admisión, la compresión, la explosión y el escape.

La figura ilustra los cuatro tiempos del motor de combustión interna.

En el primer tiempo o admisión, el cigüeñal arrastra hacia abajo el émbolo, aspirando en el cilindro la

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

48

Page 49: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

mezcla carburante que está formada por gasolina y aire procedente del carburador.

Figura Los cuatro tiempos del motor de combustión interna.

En el segundo tiempo se efectúa la compresión. El cigüeñal hace subir el émbolo, el cual comprime fuertemente la mezcla carburante en la cámara de combustión.

En el tercer tiempo, se efectúa la explosión cuando la chispa que salta entre los electrodos de la bujía inflama la mezcla, produciéndose una violenta dilatación de los gases de combustión que se expanden y empujan el émbolo, el cual produce trabajo mecánico al mover el cigüeñal, que a su vez mueve las llantas del coche y lo hace avanzar.

Por último, en el cuarto tiempo, los gases de combustión se escapan cuando el émbolo vuelve a subir y los expulsa hacia el exterior, saliendo por el mofle del automóvil.

Naturalmente que la apertura de las válvulas de admisión y de escape, así como la producción de la chispa en la cámara de combustión, se obtienen mediante mecanismos sincronizados en el cigüeñal.

De acuerdo a la descripción anterior, comprendemos que si la explosión dentro del cilindro no es suave y genera un tirón irregular, la fuerza explosiva golpea al émbolo demasiado rápido, cuando aún está bajando en el cilindro.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

49

Page 50: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

Este efecto de fuerzas intempestivas sacude fuertemente la máquina y puede llegar a destruirla. Cuando esto sucede se dice que el motor está "detonando" o "cascabeleando", efecto que se hace más notorio al subir alguna pendiente.

Indudablemente que este fenómeno también se observa cuando el automóvil está mal carburado, o sea que no tiene bien regulada la cantidad de aire que se mezcla con la gasolina.

Sin embargo, cuando éste no es el caso, el cascabeleo se deberá al tipo de gasolina que se está usando, la cual a su vez depende de los compuestos y los aditivos que la constituyen, o sea de su octanaje.

3.6.2.- APLICACIÓN DE GLP (GASES LICUADOS DEL PETRÓLEO) AL AUTOMÓVIL

La transformación de un vehículo propulsado por un motor de gasolina a otro que utilice el GLP (Gas Licuado del Petróleo) no es complicada además se hace de tal forma (sistema dual), para que el vehículo mantenga todos los elementos necesarios para seguir funcionando "también" con gasolina y que el conductor con tan solo accionar un interruptor (conmutador) pueda elegir que combustible usar en el momento deseado he inclusive estando el vehículo en marcha. Es por ello que al instalar el equipo de GLP no modificamos en nada la estructura interna del vehículo; solo le añadimos un nuevo equipo. La instalación del equipo es tan sencilla que no dura más de 8 horas.

En la figura se ve un esquema, el vehículo normalmente se equipa con dos botellas de combustible, el GLP en estado liquido se conduce por unas tuberías de cobre recocido hasta una llave de paso que selecciona una o otra botella (conmutador), después pasa un filtro para seguir a un reductor de presión gasificados, de este en estado de gas pasa otro reductor de presión que lo suministra a la espita o surtidor del carburador a una presión inferior a la atmósfera, de forma que si los cilindros no aspiran el gas, este no sale, de igual forma que el nivel de la cuba es inferior al de surtidor de la gasolina y si no hay vacío en el colector de admisión esta no sale (el vacío evidentemente se genera con el giro del motor, a motor parado no hay vacío).

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

50

Page 51: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

Al reductor gasificados se ve como entra el GLP en estado liquido y una válvula accionada por un flotador (igual a la cuba de un carburador) cierra el paso cuando llega a un nivel máximo de combustible; este recipiente esta rodeado por otro que contiene agua del sistema de refrigeración del motor, el GLP en estado liquido toma de aquí el calor de vaporización que es bastante considerable, a continuación el gas pasa al reductor de presión de gas, cuando el gasto hace bajar la presión y la cantidad, baja el flotador y pasa el GLP en estado liquido. Al alcanzar el gas una determinada presión en esta cámara, por no haber gasto, cesa la vaporización del líquido coexistiendo las dos fases de liquido-gas.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

51

Page 52: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

El reductor de presión de gas que es un doble reductor; el primero accionado por resorte helicoidal y el segundo por membrana, también incorpora la electro válvula de paso de forma que el gas llega a esta y de aquí al primer reductor.

Para vaporizar el GLP se precisa gran cantidad de calor, por ello sobre todo en tiempo frió, los vehículos equipados con este sistema se ponen en marcha con gasolina y cuando están calientes pasan a funcionar con GLP. Actualmente este paso de gasolina a GLP puede ser automático, el selector tiene 3 o 2 posiciones, según fabricantes y equipos: gasolina, gas y automático. En la última posición siempre que no haya una temperatura adecuada y gas para el arranque, este se hace a gasolina. El selector hace imposible que los dos combustibles puedan alimentar a la vez, las electro válvulas que dan paso a uno u otro combustible están cerradas cuando no se activan, de forma que un fallo de corriente deja al vehículo sin alimentación, para prevenir esto, en la de gasolina hay un paso en derivación para puentearlo en caso de avería.

Aplicación a motores con carburador

La figura inferior nos muestra un equipo para alimentar un motor con GLP. El gas pasa de la botella (que lleva su válvula de cierre) al filtro -electro válvula de paso- y de este lo lleva al reductor gasificados (que comprende

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

52

Page 53: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

en este caso el gasificados y los dos reductores) y por fin el GLP pasa a la espita en el colector de admisión donde se carbura la mezcla. Se cuenta también con una derivación del GLP que va después de la mariposa para mantener el ralentí del motor. El reductor gasificados es calefactado por medio de las tuberías de refrigeración del motor.La alimentación de gasolina sigue intacta con su electro válvula de mando y la válvula en derivación de mando manual.

 

Aplicación a motores con inyección de gasolina

Los motores con sistemas de inyección gasolina también pueden adaptarse para el uso de GLP. Se puede adaptar tanto motores con sistemas de inyección monopunto como multipunto. Como hemos visto anteriormente con los motores con carburador el equipo de GLP se instala de forma paralela al sistema de inyección de modo que puedan convivir los dos sistemas, dejando al conductor la opción de decidir que combustible utilizar. El equipo de GLP es igual al estudiado anteriormente siendo el proceso de repostaje, almacenaje, gasificación y conducción hasta el inyector, del cuerpo de mariposa (en la inyección monopunto) o los inyectores en el colector de admisión (en la inyección multipunto).

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

53

Page 54: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

El equipo que instalamos en la parte delantera del vehículo sirve para procesar el gas y permitir su integración al motor y el tanque que va en la parte trasera usado para almacenamiento de combustible (ver gráfico inferior). El tanque tiene una electro válvula múltiple que bloquea la salida del gas en caso de accidente.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

54

Page 55: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

Principio de funcionamiento

Los motores de gasolina funcionan con otros combustibles que no sean la gasolina sin variaciones sustanciales en su construcción. Estos combustibles pueden ser el alcohol, "petróleo" y keroseno. Con el alcohol van bien, con el petróleo y keroseno pican bielas y hacen autoencendido (se puede corregir). el otro problema es que queman válvulas sobre todo en motores antiguos preparados para gasolina "súper" con aditivos de plomo.El GLP que se usa en el automóvil se le conoce con el nombre genérico de "butano" y en realidad es una mezcla que puede llegar al 50% de propano. El GLP se almacena en botellas de forma licuada a una presión que depende de la temperatura (5 kp/cm2 a 20ºC)

3.6.3.- APLICACIÓN DEL COMBUSTIBLE EN LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA

Los motores de combustión interna pueden ser de dos tiempos, o de cuatro tiempos, siendo los motores de gasolina de cuatro tiempos los más comúnmente utilizados en los coches o automóviles y para muchas otras funciones en las que se emplean como motor estacionario.

Una vez que ya conocemos las partes, piezas y dispositivos que conforman un motor de combustión interna, pasamos a explicar cómo funciona uno típico de gasolina.

Como el funcionamiento es igual para todos los cilindros que contiene el motor, tomaremos como referencia uno sólo, para ver qué ocurre en su interior en cada uno de los cuatro tiempos:

Admisión Compresión

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

55

Page 56: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

Explosión

Escape

Ciclos de tiempos de un motor de combustión interna: 1.- Admisión. 2.- Compresión.3.-Explosión.4.-Escape.

Funcionamiento del motor de combustión interna de cuatro tiempos

Primer tiempo

Admisión.- Al inicio de este tiempo el pistón se encuentra en el PMS (Punto Muerto Superior). En este momento la válvula de admisión se encuentra abierta y el pistón, en su carrera o movimiento hacia abajo va creando un vacío dentro de la cámara de combustión a medida que alcanza el PMI (Punto Muerto Inferior), ya sea ayudado por el motor de arranque cuando ponemos en marcha el motor, o debido al propio movimiento que por inercia le proporciona el volante una vez que ya se encuentra funcionando. El vacío que crea el pistón en este tiempo, provoca que la mezcla aire-combustible que envía el carburador al múltiple de admisión penetre en la cámara de combustión del cilindro a través de la válvula de admisión abierta.

Segundo tiempo

Compresión.- Una vez que el pistón alcanza el PMI (Punto Muerto Inferior), el árbol de leva, que gira sincrónicamente con el cigüeñal y que ha mantenido abierta hasta este momento la válvula de admisión para permitir que la mezcla aire-combustible penetre en el cilindro, la cierra. En ese preciso momento el pistón comienza a subir comprimiendo la mezcla de aire y gasolina que se encuentra dentro del cilindro.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

56

Page 57: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

Tercer tiempo

Explosión.- Una vez que el cilindro alcanza el PMS (Punto Muerto Superior) y la mezcla aire-combustible ha alcanzado el máximo de compresión, salta una chispa eléctrica en el electrodo de la bujía, que inflama dicha mezcla y hace que explote. La fuerza de la explosión obliga al pistón a bajar bruscamente y ese movimiento rectilíneo se transmite por medio de la biela al cigüeñal, donde se convierte en movimiento giratorio y trabajo útil.

Cuarto tiempo

Escape.- El pistón, que se encuentra ahora de nuevo en el PMI después de ocurrido el tiempo de explosión, comienza a subir. El árbol de leva, que se mantiene girando sincrónicamente con el cigüeñal abre en ese momento la válvula de escape y los gases acumulados dentro del cilindro, producidos por la explosión, son arrastrados por el movimiento hacia arriba del pistón, atraviesan la válvula de escape y salen hacia la atmósfera por un tubo conectado al múltiple de escape.

De esta forma se completan los cuatro tiempos del motor, que continuarán efectuándose ininterrumpidamente en cada uno de los cilindros, hasta tanto se detenga el funcionamiento del motor.

3.6.4.- BIODISEL EN MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA.

John Deere prestó conformidad al uso de biodiésel en sus motores, tanto para los nuevos como para los anteriores, pero la empresa diseñó un listado con 5 pautas fundamentales que deben respetarse para garantizar el óptimo uso de biodiésel:- Que se cumplan las normas ASTM PS 121-99 ó DIN 51606 ó IRAM 6515, al 5%- Tener en cuenta que el Biodiésel es biodegradable, es decir, es más susceptible frente a la degradación y la absorción de agua.Una mezcla con una proporción de solo 5 % de Biodiésel ha mostrado mejoras de la lubricación del combustible minimizando los problemas asociados a la degradación del mismo.- Mantener los depósitos de almacenamiento y tanques de combustible llenos para prevenir humedad. Los tanques de almacenamiento deberán estar protegidos de las temperaturas extremas y su almacenamiento no deberá ser prolongado.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

57

Page 58: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

Conclusión básica sobre detonancia en la aplicación del GNC como combustible automotor 

El Gas Natural Comprimido es el gas natural doméstico que usamos en nuestros hogares en toda su gama de aplicaciones. 

Lo extraordinario de este combustible en cuanto a aplicación automotor es que no requiere de ningún aditivo para lograr que sea antidetonante, puesto que es un combustible intrínsecamente antidetonante como se vio en el punto anterior. 

Al no tener el GNC ninguna clase de aditivos no se emiten ciertos tóxicos del aire debido a los mismos, que suelen agregarse a los componentes contaminantes y tóxicos que normalmente tienen las naftas, y que son la gran preocupación de los especialistas en salud pública de todo el mundo. 

Para una mejor comprensión del problema, procederemos a una reseña escueta del tema de aditivos antidetonantes que se agregan a las naftas. 

No debe pasarse por alto que los mecánicos que están en contacto con las naftas, a menudo desconocían los temibles riesgos de su manipuleo tanto para ellos como para la comunidad. Se usa para la generación eléctrica, como combustible en las industrias, comercios, residencias y también en el transporte.

Principales usos del gas natural por sector productivo.

Gas Natural para la Generación Eléctrica

El gas natural se ha constituido en el combustible más económico para la generación de electricidad, ofrece las mejores oportunidades en términos de economía, aumento de rendimiento y reducción del impacto ambiental.Estas ventajas pueden conseguirse tanto en las grandes centrales termoeléctricas así como en las pequeñas.

central de ciclo combinado de gas(GNC)

Se basa en la producción de energía a través de ciclos diferentes, una turbina de gas y otra turbina de vapor. El calor no utilizado por uno de los ciclos se emplea como fuente de calor del otro. De esta forma los gases calientes de escape del ciclo de turbinas de gas entregan la energía necesaria para el funcionamiento del ciclo de

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

58

Page 59: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

vapor acoplado. Esta configuración permite un muy eficiente empleo del gas natural. La energía obtenida en estas instalaciones puede ser utilizada, además de la generación eléctrica, para calefacción a distancia y para la obtención de vapor de proceso.

Instalación de ciclo combinado

En la Figura se muestra un esquema simplificado de un circuito típico de un ciclo combinado para generación de energía eléctrica. El aire aspirado desde el ambiente ingresa al turbogrupo del ciclo de gas, es comprimido por un compresor, a continuación se mezcla con el combustible en lacámara de combustión para su quemado. En esta cámara el combustible ingresa atomizado. Los gases de combustión calientes se expanden luego, en la turbina de gas proporcionando el trabajo para la operación del compresor y del generador eléctrico asociado al ciclo de gas.Los gases de escape calientes salientes de la turbina de gas ingresan a la caldera de recuperación. En esta caldera de recuperación se produce el intercambio de calor entre los gases calientes de escape y el agua a alta presión del ciclo de vapor; es decir, el aprovechamiento del calor de losgases de escape llevando su temperatura al valor más bajo posible. Los gases enfriados son descargados a la atmósfera a través de una chimenea.En relación con el ciclo de vapor, el agua proveniente del condensador ingresa a un tanque de alimentación desde donde se envía a distintos bancos de alimentación de intercambiadores de calor de la caldera de recuperación, según se trate de ciclos combinados de una o más presiones. En la caldera de recuperación el agua pasa por tres sectores:

· El economizador.· El sector de evaporación.· El sector de recalentamiento.

En el primer sector el agua se calienta hasta la temperatura de vaporización y en el último se sobrecalienta hasta temperaturas máximas del orden de los 540°C aprovechando las altas temperaturas a las que ingresan los gases de escape de la turbina de gas a la caldera de recuperación.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

59

Page 60: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

Cogeneración

La cogeneración es la producción simultánea de energía eléctrica y energía térmica utilizando un único combustible como el gas natural. Las plantas de Cogeneración producen electricidad y calor para aplicaciones descentralizadas y donde se requieran. Estas plantas tienen una óptima eficiencia en las transformaciones energéticas y con mínimascontaminaciones ambientales. Una planta de cogeneración está compuesta por un motor de combustión interna de ciclo Otto (o turbina de gas) que acciona un alternador (generador eléctrico). A este conjunto generador se le puede aprovechar la energía térmica liberada a través de la combustión de los gases, mediante intercambiadores de calor instalados en los circuitos de refrigeración de camisas, de aceite lubricante, más un aprovechamiento extra en una caldera de recuperación de gases de escape.

Usualmente la ubicación de estas plantas es próxima a los consumidores, con lo cual las pérdidas por distribución son menores que las de una central eléctrica y un generador de calor convencional.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

60

Page 61: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

Ventajas que ofrecen las centrales térmicas de gas natural comprimido con respecto a la que operan a carbón o diesel

La sustitución de centrales convencionales de carbón y diesel por centrales de ciclo combinado que utilizan gas natural es una manera efectiva de contribuir a la reducción del efecto invernadero. Por otro lado, la tecnología de ciclo combinado consume un 35% menos de combustible fósil que las convencionales, lo que aporta, de hecho, la mejor soluciónpara reducir las emisiones de CO2 a la atmósfera y, por tanto, contribuir a preservar el entorno medioambiental. Respecto al resto de contaminantes, la emisión unitaria por kWh producido a través de plantas de ciclo combinado es, en general, sensiblemente menor, aunque destaca especialmente la reducción de emisión de dióxido de azufre, que es despreciable frente a la de una central alimentada por carbón o fuel.En cuanto a los costos; en una planta de ciclo combinado, la inversión necesaria para instalar un módulo es del orden de 50% en relación a la inversión en una planta con carbón importado; el tiempo de construcción es, aproximadamente, 30 % menor. La repercusión, en términos de costos de capital, sobre el precio final del kWh producido en una planta de ciclo combinado es la tercera parte que en el caso de utilizar carbón de importación. También resulta significativa la menor cantidad de agua que se utiliza en el proceso, ya que la turbina de gas no precisa de refrigeración alguna y únicamente se requiere agua para el ciclo de vapor, lo que supone que una central de ciclo combinado con gas natural necesita tan sólo un tercio del agua que se precisa en un ciclo simple de fuel o de carbón.

Gas Natural para la Industria

Reemplaza ventajosamente a otros combustibles. Ideal para procesos industriales, como la industria de la cerámica, del cemento y la fabricación de vidrio. En la fabricación del acero puede ser usado como reductor siderúrgico en lugar del coque (Hierro esponja). Es también utilizado como materia prima en la industria petroquímica y para la producción de amoníaco, urea en la industria del fertilizante Industrias el las que se puede usar el gas natural

Cerámica

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

61

Page 62: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

El gas natural ofrece a la industria cerámica ventajas, cuyo provecho viene determinado por el tipo de producto de que se trate y el equipo usado. En la fabricación de azulejos, porcelana, gres o refractarios, su utilización se traduce en un importante aumento de la producción, la mejora en la calidad de los productos y la optimización en la economía de la empresa. El gas natural disminuye la formación de manchas y decoloraciones de los artículos durante la cocción y secado; mejorando la calidad de los productos.

Metalúrgia

El gas natural tiene un gran número de aplicaciones en este sector de la industria; sus características lo hacen apto para todos los procesos de calentamiento de metales, tanto en la fusión como en el recalentamiento y tratamientos térmicos.

Vidrio

El gas natural se utiliza en la industria del vidrio, infusión, feeders, arcasde recogido y decoración, máquinas automáticas, etc. El estudio conjunto de las propiedades físico-químicas del gas natural y de las condiciones de funcionamiento que requiere el perfecto calentamiento del horno de fusión de cristal, ha permitido la construcción de quemadores para gas natural con unas características de la llama que le permiten obtener la luminosidad y la radiación necesarias para conseguir una óptima penetración y transmisión de la energía desprendida en la masa de cristal

Textil

Además de los beneficios que reporta a la industria textil el uso del gas natural como combustible en las calderas de vapor, son múltiples los procesos donde el gas encuentra aplicaciones tan específicas que lo convierten en prácticamente imprescindible: aplicaciones de acción directa de la llama (chamuscado de hilos, chamuscado de tejidos); aplicaciones de calentamiento por contacto (abrasado, calandrado); aplicaciones de calentamiento por radiación (presecado, polimerización); aplicaciones de calentamiento directo por convección en secadores y rames, en sustitución del tradicional sistema de calentamiento mediante fluidos intermedios, con el consiguiente ahorro energético (entre el 20 y el 30%); la posibilidad de calentamiento directo de los baños líquidos mediante tubos sumergidos o por combustión sumergida.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

62

Page 63: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

Química

El gas natural encuentra uno de los campos más amplios de utilización en la industria química. El gas natural como fuente de energía, tanto para la producción de vapor como para el calentamiento de las unidades de cracking y de reforming, permite una perfecta regulación de latemperatura; por el ajuste de la relación aire-gas y la uniformidad de composición del gas natural, presenta una nula corrosión de los haces tubulares gracias a la ausencia de impurezas, y facilita la posibilidad de utilización del gas natural con mezcla variable de otros gases residuales disponibles en la industria gracias a la ductibilidad de los quemadores. El metano y etano constituyen la materia base en procesos fundamentales de la petroquímica, tan importantes como por ejemplo la producción de hidrógeno, de metanol, de amoniaco, de acetileno, de ácido cianhídrico,etc. Todos estos fabricados se consideran punto de partida para la obtención de una amplia gama de productos comerciales.

Otras actividades industriales

Además de las aplicaciones ya mencionadas, el gas natural es una energía muy usada en todos los procesos de fabricación que requieren calor, como por ejemplo la industria del papel, alimentaria, etc.

Gas natural para uso comercial y doméstico

A.- EN EL SECTOR COMERCIAL: Se utiliza como combustible enrestaurantes, panaderías, lavanderías, hospitales y demás usuarios colectivos para cocción de alimentos, servicio de agua caliente, y calefacción.

B.- EN EL SECTOR DOMESTICO: Se utiliza en los hogares, para la cocina, servicio de agua caliente y calefacción.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

63

Page 64: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

Gas natural para uso vehícular

Generalmente es solo metano y se usa como combustible en vehículos con motores de combustión interna en reemplazo de las gasolinas, tiene bajo costo y menor incidencia en la contaminación ambiental.

Dispositivos que se instalan en la conversión

1. Punto de recarga.2. Cilindros para almacenar gas.3. Selector de combustible e indicador de combustible.4. Filtro.5. Tubería6. Regulador de presión.7. Carburador o mezclador aire-combustible

vehículos se pueden convertir a GNC

Se pueden convertir a GNC los automóviles alimentados con gasolina, ya sea que tengan carburador o posean sistema de inyección, Es importante que el automóvil que se pretenda transformar a GNC esté en buenas condiciones de funcionamiento, especialmente en lo que respecta aencendido e instalación eléctrica.Las ventajas de usar GNC

Las ventajas del GNC respecto de la gasolina son:

1) El costo inferior del GNC.2) La menor contaminación ambiental, debido a la ausencia total de plomo y benceno en el GNC.3) La mayor duración del motor.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

64

Page 65: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

4) Mayor duración del aceite, debido a la menor carbonización.

Suministros del GNC a los vehículos

El suministro de GNC a los vehículos se realiza en las estaciones de servicio (gasocentros de GNC) que está compuesto básicamente por el compresor, tanques de almacenamiento y los surtidores.

1. Red de gas natural.- Son las redes de distribución disponibles para conectarse a las estaciones de servicio de GNC.

2. Estación de compresión.- es un equipo que se instala para elevar la presión de entrada del gas hasta 250 bar y entregar bajo esa presión a las baterías de tanques de almacenamiento.

3. Almacenamiento.- esta formado por múltiples cilindros conectados entre si, tiene como objetivo acumular GNC que viene del compresor y realizar la entrega hacia el surtidor.

4. Surtidor.- es el dispositivo que permite cargar el GNC a los vehículos hasta una presión de 200 bar.

VI.- CONCLUSIONES.El petróleo es una materia prima mineral no renovable que necesita de millones de años para su creación; los yacimientos más importantes se encuentran en Oriente Medio, la antigua URSS y EE.UU. La importancia del petróleo no ha dejado de crecer desde sus primeras aplicaciones industriales a mediados del siglo XIX, y es

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

65

Page 66: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

él el responsable de las dos últimas guerras en Oriente Medio. Todo el proceso que envuelve al preciado líquido negro, desde el estudio de los yacimientos hasta el refinamiento pasando por la extracción, es extremadamente costoso y requiere alta tecnología de la que tan sólo disponen las grandes industrias del sector (Shell, British Petroleum, etc.) Por último, los países exportadores de petróleo se agruparon en 1960 para defenderse de las grandes multinacionales y para fijar el precio del petróleo, aunque recientemente haya perdido la fuerza que tenía en los años de la crisis.

El biodiésel no es nocivo para la salud humana, para la vegetación, los animales vivos y no daña monumentos y/o edificios. Por tal motivo su empleo es ventajoso frente al combustible diesel sobre todo para el transporte público en las grandes ciudades. Es seguro y fácil de transportar debido a que es biodegradable y posee un punto de inflamación de 150°C contra 64°C del combustible diesel.

La verdad que entre los productos procedentes del Petróleo, el kerosene en el mundo es un combustible importante, es un buen, Kerosene de Aviación, Kerosene, Nafta, también es un producto en la cual en los inicios ocupó un gran papel tanto en la iluminación de casas como para algunos motores de maquinarias, etc., pero es un mal combustible hacia el medio ambiente, por eso nos parece triste que con los avances que existen no se reemplace por otros combustibles.

En la actualidad su uso se limita a zonas rurales,  algunas industrias, y algunos usos personales como disolvente, etc., lo cual ha obligado disminuir su producción en plantas y ha estandarizado su comercialización, venta y precios.

V.- BIBLIOGRAFIAhttp://www.zoetecnocampo.com/Documentos/biodie_lar/biodie_lar.htm

http://www.itdg.org.pe/contenido_temas.php?idcate=24&id=66

http://www.zoetecnocampo.com/Documentos/biodie_lar/biodie_lar.htm

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

66

Page 67: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

http://html.rincondelvago.com/biocombustible.html

http://www.sagpya.mecon.gov.ar/new/0-0/agricultura/otros/biodiesel/Master.pdf

http://eluniversitario.unne.edu.ar/2005/83/pagina/cienciaaldiaA.htmhttp://www.conama.cl/rm/ppda/663/article-1929.html

http://www.google.com.pe/search?hl=es&sa=X&oi=spell&resnum=0&ct=result&cd=1&q=temperatura+de+inflamacion+del+kerosene&spell=1

http://www.cne.cl/archivos_bajar/decreto_supremo_n132_establece_normas_tecnicasde_calid30.pdf

http://www.cep-inform.es/esp/normalizacion/normas.asp

http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/39/html/sec_14.html

http://tq.educ.ar/tq03028/html/acr.htm

http://platea.pntic.mec.es/~rmartini/petroleo.htm

http://www.textoscientificos.com/energia/combustibles/liquidos

http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/39/html/sec_14.html

http://www.asifunciona.com/mecanica/af_motor_gasolina/af_motor_gasolina_7.htm

http://campus.fortunecity.com/duquesne/623/home/gasolina/gasolina.htm

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

67

Page 68: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

ANEXO

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

68

Page 69: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

69

Page 70: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

Biodisel

Ventajas: Menor impacto ambiental:

o Reducción de las emisiones contaminantes: SO2, partículas, humos visibles, hidrocarburos y compuestos aromáticos.

o Mejor calidad del aire.

o Efectos positivos para la salud, ya que reduce compuestos cancerígenos.

Reduce el calentamiento global:

o Reduce el CO2 en el ambiente cumpliendo el protocolo de Kyoto.

o Balance energético positivo (3,24:1).

o 80% del ciclo de vida decrece en CO2.

o Producto biodegradable: Se degrada el 85% en 28 días.

Desarrollo local y regional:

o Cohesión económica y social.

o Creación de puestos de trabajo.

Industrial:

o Puede sustituir a los gasóleos convencionales en motores, quemadores y turbinas.

o Se puede utilizar en flotas de autobuses, taxis y maquinaria agrícola.

Desventaja:

Pesar de sus muchas ventajas, también presenta algunos problemas. Uno de ellos es derivado de su mejor capacidad solvente que el petrodiésel, por lo que los residuos existentes son disueltos y enviados por la línea de combustible, pudiendo atascar los filtros. Otro ítem es una menor capacidad energética, aproximadamente un 5% menos,

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

70

Page 71: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

aunque esto, en la práctica, no es tan notorio ya que es compensado con el mayor índice cetano, lo que produce una combustión más completa con menor compresión.Ciertas hipótesis sugieren que se producen mayores depósitos de combustión y que se degrada el arranque en frío de los motores, pero no existen registros de ello.Otros problemas que presenta se refieren al área de la logística de almacenamiento, ya que es un producto hidrófilo y degradable, por lo cual es necesaria una planificación exacta de su producción y expedición. El producto se degrada notoriamente más rápido que el petrodiésel.Hasta el momento todavía no está claro el tiempo de vida útil del biodiésel; algunos dicen que posee un tiempo de vida muy corto (meses) y otros que su vida útil llega incluso a 10 años o más. Pero todos concuerdan que depende de su manipulación y almacenamiento. Gas Licuado de petróleo

Ventajas:

- Funcionamiento suave, buenas aceleraciones, motor mas elástico, no hay picado ni autoencendido.- Igual o mayor potencia, más vida útil del motor, menos mantenimiento.- Combustible más barato y seguro contra incendios en caso de accidente debido a la robustez de las botellas.- El consumo y el mantenimiento por Km. se reduce casi a la mitad.- Los aceites lubricantes del motor se mantienen limpios más tiempo debido a la ausencia de depósitos carbonosos.- Mayor potencia y mayor par motor a carga parcial (arranques, paradas, aceleraciones y deceleraciones) que suele ser el régimen de funcionamiento usual del autobús, taxis y demás servicios públicos.Desventajas:- Espacio que ocupan las botellas o depósitos.- El suministro es muy puntual.- Políticamente esta restringido su uso a vehículos de SP (Servicio Publico: taxis, autobuses, etc.).

El Petróleo

Ventajas:- Flexibilidad de operación.- Mercado Internacional Maduro.- Escaso en el Mundo.

Desventajas:- Emisiones a la Atmósfera.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

71

Page 72: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

- Inestabilidad de Precios.- Aumenta la dependencia exterior de muchos Países.

El carbón

Ventajas:- Autóctono en muchos países.- Abundante en el mundo.- Precios relativamente estables.

Desventajas:- Emisiones a la Atmósfera.- Tecnología de combustión de tecnología limpia exigen

altas inversiones.

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

72

Page 73: PROYECTO  FISICA-ENERGIA

FISICA - ENERGIA INGENIERIA MECANICA

12/07/2007 PROYECTO INTEGRADOR

73