Análisis del carbón, gas natural y petróleo para inversiones en el Perú

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Grupo 5: Chau Mamani Leisa Fiorell, Huamán Cahuana María Cielo, Huamali Carhuachin Jhan Pool, Ari Callali Harold

COMBUSTIBLES

Actualmente, los combustibles forman parte importante de nuestras vidas ya que están presentes en nuestras vidas tanto directa como indirectamente. Algunos se han ido dejando de utilizar debido a que no son lo suficientemente beneficiosos en comparación de otros. Algunos combustibles como el petróleo, gas natural y carbón son utilizados mundialmente, por lo que su extracción y aprovechamiento se han ido modificando conforme pase el tiempo para volverse mucho más efectivos. Sin embargo, durante muchos años tales combustibles han sido extraídos sin ningún tipo de conciencia ambiental, por eso ahora existen muchas leyes e instituciones que se encargan de regular todo el proceso. A continuación, detallaremos algunos aspectos importantes de los combustibles para poder comprender más sobre ellos.

PETRÓLEO: Según su etimología latina “Aceite de piedra”, está constituido por una variedad de hidrocarburos, es decir, sustancias cuya composición son los átomos de hidrogeno y carbono. Dicha mezcla tiene una apariencia oscura y aceitosa que, si bien coexiste en estado líquido, también se puede encontrar en estado solido y gaseoso, denominando así asfalto si su estado es solido y betún si se encuentra en estado intermedio. De la misma manera, el petróleo también contiene gran variedad de elementos como el azufre, nitrógeno y los metales (níquel, vanadio, sodio, calcio y cobre).

Fig. 1. El Petróleo

ORIGEN: El origen del petróleo se debe a la descomposición de microorganismos acuáticos y vegetales que existían en los mares en la antigüedad cuando la humanidad aún no existía. Dichos microorganismos animales y vegetales al morir se asentaban en lo profundo del mar, seguido a ello sucesivos sedimentos inorgánicos como arenas y arcillas caían encima enterrándolos en lo más recóndito. De igual manera, el aumento excesivo de presión en las capas de la tierra, y las elevadas temperaturas en un medio anaeróbico, hicieron que en millones de años los restos orgánicos se fueran transformando lentamente en petróleo crudo.

CARACTERISTICAS:

  • Recurso no renovable
  • En presencia de calor (temperatura ambiente) su estado es liquido
  • Es inflamable
  • Es un líquido de color oscuro fluorescente con reflejos verde o verde azulado.
  • Su densidad varía entre 0.615 hasta 0.994 g/cm3
  • Insoluble en agua y soluble en éter, benceno, cloroformo, etc.
  • Por su densidad: liviano, mediano, pesado y extrapesado. La densidad esta en relación con el largo de cadenas de carbono que predominan en los hidrocarburos que lo componen.
  • La viscosidad varía dependiendo de su densidad.
  • Posee un carácter ácido

Fig. 2. La exploración y extracción del petróleo

COMPOSICIÓN:

Por lo general, el petróleo tal y como se extrae de los pozos no sirve como energético ya que requiere de altas temperaturas para arder, pues el crudo en sí está compuesto de hidrocarburos de más de cinco átomos de carbono, es decir, hidrocarburos líquidos. Por lo tanto, para poder aprovecharlo como energético es necesario separarlo en diferentes fracciones que constituyen los diferentes combustibles como el gas avión, gasolina, turbosina, diésel, gasóleo ligero y gasóleo pesado.

USOS DEL PETRÓLEO:

La gasolina es la principal fuente de energía que utilizan los vehículos de combustión interna en el planeta, como es el caso de motos, tractores y automóviles propiamente.

El Keroseno es un líquido transparente que se obtiene de la destilación de petróleo tiene múltiples y diferentes utilidades: como disolvente, para uso en la calefacción doméstica, para uso en motores a reacción y turbinas de gas e incluso, antiguamente se utilizaba como fuente de energía en aparatos de iluminación.

El Fuelóleo es uno de los combustibles más pesados, es muy utilizado como combustible en plantas de energía eléctrica, en calderas y hornos a gas, así como también en buques y embarcaciones marítimas.

La Bencina es una materia prima muy utilizada para la fabricación de ciertos disolventes y además como el diluyente para tintas, ceras, betún, y productos industriales y/o de limpieza.

Los Gases del petróleo los que se destacan el gas butano y propano, siendo el ejemplo más ilustrativo, la bombona que utilizamos para la cocina o calefacción, compuesta de gas butano, un tipo de gas licuado derivado del petróleo.

Fig. 3. Aplicaciones del petróleo

IMPACTO AMBIENTAL: La contaminación por petróleo se ocasiona por la liberación por accidente o intencionada de este en el ambiente, provocando así efectos perjudiciales sobre el hombre o sobre el medio, directa o indirectamente.

“Los derrames de petróleo se manifiestan más dramáticamente en las aves que en ninguna otra especie, tanto así que la mayoría de los efectos es posible apreciarlos a simple vista. Los problemas que producen en las aves son externos e internos y son los siguientes: hipotermia, efectos subletales, ceguera y dificultad para volar” (COMUNIDAD PETROLERA 2011).

GAS NATURAL:  Es un compuesto de hidrocarburos gaseosos cuyo principal componente es el metano CH4, 1 átomo de carbono y 4 átomos de hidrogeno. Generalmente se encuentra en los yacimientos fósiles en estado no asociado(solo), disuelto o asociado (acompañando al petróleo o al carbón). Debido a su composición, el gas natural es un combustible mas limpio que los derivados del petróleo.

ORIGEN: el gas natural al igual que el petróleo se origina por la descomposición de materia orgánica de organismos planctónicos que se acumularon en el fondo del mar bajo capas de sedimentos durante millones de años, este proceso se dio a temperatura y presión semejante a las que dieron origen a la formación del petróleo.

Fig. 4. Origen del gas natural

CARACTERISTICAS:

  • Es un combustible fósil
  • Es incoloro e inodoro.
  • Es menos contaminante a comparación del gas licuado.
  • Es limpio.
  • Es beneficioso, tanto para la industria como para el uso doméstico, ya que desempeña papeles importantes como un combustible energético
  • Su componente fundamental es el metano (CH4)
  • Es un gas liviano, más ligero que el aire
  • Su poder calorífico es el doble del gas manufacturado
  • Es un gas seco

EXTRACCIÓN: Para la extracción del gas natural es necesario realizar estudios geológicos que ayudan a descubrir la presencia de hidrocarburos gaseosos para así continuar con la recopilación de datos y decidir si se explota o no el yacimiento, la profundidad en la que se encuentra y el volumen aproximado. Se podrá acceder a la bolsa por medio de una sonda instalada anteriormente en una estructura de metal en forma de torre, además de ello se determinará la composición y presión del gas. Si el yacimiento se considera rentable, el pozo se pone en explotación.

Fig. 5. Fuentes de energía: gas natural

USOS Y APLICACIONES DEL GAS NATURAL:

En principio, el gas adquiere utilidad para el alumbrado público y debido a su fácil manipulación y nuevas tecnologías se transforma en una fuente de calor. Actualmente, la utilidad del gas natural se debe a la capacidad que tiene la humanidad de ingeniar maquinas en las cuales se aproveche su capacidad energética. A continuación, se desarrolla los usos que se le da al gas natural en la vida cotidiana.

En el sector industrial y petroquímico, el gas natural es utilizado como combustible o materia prima.

  • Como combustible se emplea en los equipos, por ejemplo: hornos, secadores y calderas
  • Como materia prima es utilizado en las industrias que solicitan metano para la elaboración de subproductos como: metanol, ácido acético, monóxido de carbono, entre otros.

IMPACTO AMBIENTAL:

 “El gas natural tiene el menor impacto ambiental de todos los combustibles fósiles por la alta relación hidrógeno-carbono en su composición. Los derrames de Gas Natural Licuado (GNL) se disipan en el aire y no contaminan el suelo ni el agua. Esto se produce al ser el metano una partícula más ligera que el aire que nos rodea, por lo que tiende a subir rápidamente en la atmósfera sin dejar efectos nocivos” (GAS SAGAYO S.A.C 2018).

CARBÓN:

ORIGEN

Principalmente compuesto por carbono (95%), el carbón es una roca sedimentaria formada por acumulación de restos de vegetales. El actual carbono extraído comenzó a formarse en el periodo carbonífero hace 300 millones de años.

La mezcla de lodo y otros sedimentos, sufrieron muchos cambios causados por el medio ambiente, tales como los movimientos tectónicos con los cuales pantanos quedaban completamente enterrados llegando a posicionarse a grandes profundidades donde eran sometidos a altas temperaturas y presiones. Todo este proceso fue ocurriendo durante millones de años causando cambios físicos y químicos, dando como resultado el carbón.

FORMACION

En esencia las rocas sedimentarias son restos de otras rocas, animales o vegetales transportadas por el viento y que se solidifican con el tiempo gracias a determinadas circunstancias tales como la temperatura, presión, entre otros. Pero para el caso del carbón se requiere principalmente vegetales junto con agua estacada que juntos a altas temperaturas, presiones y profundidades sufren cambios en su composición. El tipo de carbón que vamos a encontrar, con las circunstancias mencionadas anteriormente, dependerá del tiempo al que está sometido el carbón.

Para poder clasificar al carbón, tendremos que señalar su madurez orgánica en base a su edad y calidad.

Turba:

Este es el primero en formarse y también es el de peor calidad (55% de pureza). Aun contiene mucha agua y para su utilización es necesario secarse, además emanar mucho humo y dejar residuos. Es utilizado principalmente para la mejora de tierras de cultivo debido a su capacidad de retener agua.

Lignito:

Con el tiempo la turba se va comprimiendo y se forma el lignito (65% – 75%). Este es considerado un combustible de calidad media y se utiliza principalmente para generar electricidad.

Hula:

Este tipo de carbono ya es utilizado en centrales térmicas y tienen una pureza de 80 %. Tiene un gran poder calorífico y es el de mayor abundancia en la tierra. Es duro, negro, opaco y graso y tienen muchos derivados que se utilizan en la industria química.

Antracita:

Como etapa final tenemos a la antracita que es el de mejor calidad (95%) y menos contaminante. Es negro, brillante y duro, además de ser el que mayor capacidad calorífica tiene.

Fig. 6. El carbón

EXTRACCIÓN EL CARBÓN:

La manera de extraer económicamente el carbón depende de su profundidad y calidad; además,  de  factores geológicos y ambientales. Estos procesos de minería de carbón se diferencian si operan subterráneamente o superficialmente. Muchos de los carbones obtenidos  tanto en la superficie como en las minas bajo suelo requieren de un lavado en una planta preparadora de carbón.

MÉTODOS EXTRACCIÓN DEL CARBÓN:

El carbón puede ser extraído mediante dos métodos: en la superficie o en el subsuelo. Si bien se pueden combinar ambos métodos para una eficaz extracción, también depende del presupuesto de la inversión.

Extracción subterránea: Se puede extraer subterráneamente mediante pilares o por tajos largos. La extracción mediante pilares permite el inicio de la producción de carbón de forma mucho más rápida el cual utiliza maquinaria móvil menos costosa que en el de tajos largos (con una diferencia de costos de al menos 40 millones de dólares). Se perforan pozos hasta llegar al yacimiento y luego se excavan túneles para comenzar la extracción mineral.

Extracción superficial: La extracción de superficie solo rentable cuando el yacimiento de carbón está cerca del suelo. La ventaja de este método es que pretende recobrar una mayor proporción de la mina de carbón con respecto a la extracción subterránea, puesto que abarca  todas las vetas de carbón pudiéndose recuperar más del 75% del carbón. Primero se colocan explosivos para quebrar el material que está por encima.

Fig. 7. Extracción superficial

Fig. 8. Extracción subterránea

USOS Y APLICACIONES:

Actualmente el carbón abastece el 25% de la energía primaria consumida en el mundo. Es una de las primeras fuentes de energía eléctrica. Las principales aplicaciones y usos son:

  1. Generador de energía eléctrica: Últimamente se han desarrollado centrales que buscan optimizar tanto el rendimiento como el impacto ambiental y una de estas
  2. Fuente de energía en industrias: Se suele utilizar en las fábricas que requieren de mucha energía en sus procesos tales como en la producción del cemento o como combustible para la extracción minerales y rocas para la elaboración del acero.
  3. Calefacción: En países subdesarrollados o en vías de desarrollo, se utiliza el carbón como combustible casero para la calefacción.
  4. Coque: El coque es un residuo duro y poroso que se forma como producto de la destilación destructiva del carbón (pirolisis). Se utiliza como combustible o para la elaboración de pilas secas, electrodos.
  5. Siderurgia: Para la aleación de hierro enriquecido de carbón debido a la mezcla de minerales de hierro con el carbón el cual mejora la resistencia y elasticidad.

Fig. 9. Usos del carbón

IMPACTO AMBIENTAL: El carbón es uno de los combustibles más contaminantes pues las plantas de electricidad que usan este combustible como fuente de energía emiten toneladas de dióxido de carbono además de otras sustancias altamente toxicas como mercurio, hollín, etc. Estas emisiones producen graves consecuencias en la salud de las poblaciones que se encuentran en las cercanías a estas plantas. Su gran impacto contaminante ocurre por la cantidad de plantas de electricidad que hacen uso de este combustible y, con ello, sus alrededores.

PODER CALORÍFICO DE LOS COMBUSTIBLES:

Se le atribuye poder calorífico a la cantidad de calor obtenido de la oxidación completa de un combustible. Este se genera por unidad de masa o unidad de volumen; asimismo se clasifica en poder calorífico superior y poder calorífico inferior.

Según la investigación, se ha concluido en aspectos generales que el combustible más óptimo para la inversión es el gas natural. Puesto que, en el aspecto energético, este posee mayor poder calorífico que los otros combustibles mencionados (carbón y petróleo). En el aspecto ambiental, es menos contaminante a diferencia de las otras opciones ya mencionadas pues si se siguen las indicaciones para su correcto uso (pues es más ligero que el aire y hay peligro de fuga), no tendría mayor riesgo en contraste a otros combustibles. Dicho esto, todo combustible tiene repercusiones en el ambiente; sin embargo, el gas natural es una opción más viable para evitar una contaminación considerable. En el aspecto económico, su extracción no requiere de refinamientos complejos o procesos petroquímicos; es por ello que su costo no es tan elevado haciéndolo más accesible para sus usos domésticos aunque el costo extracción del carbón sea más económico (siendo este mucho más contaminante).

Fuentes bibliográficas

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RENOVABLES VERDES

2017    “Energía del carbón y sus consecuencias como fuente de energía”. En Renovables Verdes. Consulta: 2 de setiembre del 2018

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  1. Energías del siglo XXI: de las energías fósiles a las alternativas. Sexta edición. Madrid: Antonio Madrid Vicente.

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2018      “Impacto ambiental del gas natural”. Consulta: 2 de setiembre del 2018

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LA COMUNIDAD PETROLERA

2011    “Impacto ambiental que origina el petróleo y los entes que intervienen en el momento de una afectación de este tipo”. Consulta: 2 de setiembre del 2018

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FUENTE DE IMÁGENES

FIGURA PRINCIPAL DEL TEMA

RANKIA Y LIZ AMAYA

“Análisis del sector energético en 2014”. Consulta: 4 de setiembre del 2018

https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/rankia/images/valoraciones/0014/8472/carbon-gas-natural-petroleo.jpg?1396954352

FIGURAS

FIGURA 1

APRENDE CON ENERGÍA

“El petróleo y sus millones de años de formación”. Consulta: 2 de setiembre del 2018

http://www.aprendeconenergia.cl/wp-content/themes/colormag/images/contenidos/recursos-norenovables/petroleo-origenes.jpg

FIGURA 2

EXPORTACIONES EN EL PERÚ

“El proceso de extracción del petróleo”. Consulta: 2 de setiembre del 2018

https://sites.google.com/site/exportacionesperupetroleo/_/rsrc/1397254788088/4–busqueda-de-informacion-y-organizacion/b/EXTRACCION%20PETR.jpg

FIGURA 3

ENERGIAIESLARABIDA

“Aplicaciones del petróleo”. Consulta: 2 de setiembre del 2018

https://energiaieslarabida.files.wordpress.com/2012/05/imagen2.png

FIGURA 4

OSINERGIM

“Industria del gas natural”. Consulta: 2 de setiembre del 2018

http://www2.osinerg.gob.pe/Pagina%20Osinergmin/Gas%20Natural/Contenido/Cuad/08en00b.png

FIGURA 5

EL POPULAR

“Gas natural: extracción y distribución”. Consulta: 2 de setiembre

https://www.elpopular.pe/sites/default/files/styles/img_620x465/public/imagen/2014/08/08//Noticia-108111-educacion-pg.jpg?itok=y_vrfBYh

FIGURA 6

ÁREA CIENCIAS

“El carbón”. Consulta: 4 de setiembre del 2018

http://www.areaciencias.com/geologia/imagenes/el-carbon.jpg

FIGURA 7

TODO POR HACER

“Montañas de usar y tirar: la fiebre de la minería a cielo abierto”. Consulta: 4 de setiembre del 2018

https://www.todoporhacer.org/wp-content/uploads/2013/07/Mineria-a-cielo-abierto-e1281628746938.jpg

FIGURA 8

ILEÓN

“Jaque mate a la minería subterránea de carbón en la provincia de León”. Consulta: 4 de setiembre del 2018

https://estaticos2.ileon.com/resources/files/2017/8/11/1502444726156minaHBGlaciana00dn.jpg

FIGURA 9

ÁLVAREZ SUAREZ

“El carbón”. Consulta: 4 de setiembre del 2018

https://image.slidesharecdn.com/el-carbn-1216/95/el-carbn-12-728.jpg?cb=1173032330

FIGURAS 10, 11 Y 12

TERMODINÁMICA Y TERMOTECNIA

“Poder calorífico del carbón y otros combustibles”. Consulta: 4 de setiembre del 2018 http://biblioteca.uns.edu.pe/saladocentes/archivoz/curzoz/tablas_tema_3.pdf

 

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