viernes, 30 de marzo de 2012

CARATULA.

COLEGIO DE BACHILLERES PLANTEL 6
“VICENTE GUERRERO”

MATERÍA: QUÍMICA III.

PROFESOR: DAVID NAHÓN VÁZQUEZ.

INTEGRANTES:

ALTAMIRANO GONZALEZ MARCO POLO.   
GARCIA GOMEZ KARINA ELOISA.      
GONZÁLEZ OLIVERA MARCO ANTONIO.    
MENDEZ MUÑOZ HECTOR JOSÉ.  
RODRIGUEZ RAMIREZ DANIEL.
SANCHEZ ROMERO LILIANA.

GRUPO: 620.

"COMBUSTIÓN E INDUSTRIA TERMOELÉCTRICA".

PRESENTACIÓN.

Antes que nada te damos la bienvenida a nuestro blog, nosotros somos un grupo de alumnos del Colegio de Bachilleres Plantel N° 6 "Vicente Guerrero" ubicado en la Ciudad de México, nuestro equipo esta conformado por:

  • Altamirano González Marco Polo.
  • García Gómez Karina Eloísa.
  • González Olivera Marco Antonio.
  • Méndez Muñoz Héctor José.
  • Rodríguez Ramírez Daniel.
  • Sánchez Romero Liliana.
El objetivo que tenemos acerca de este tema "producción de energía eléctrica a través de las plantas termoeléctricas" es concientizar a las personas acerca del gran daño que este tipo de producción causa en nuestro ambiente y en nuestra vida.

Esperamos que el blog sea de tu agrado y más que nada que te sirva como una información más para tus conocimientos, también esperamos que reflexiones acerca de los grandes problemas que esto causa.

INTRODUCCIÓN.

Este trabajo es de suma importancia para el equipo, ya que se verá un tema muy importante para nuestra vida, como lo es la producción de energía eléctrica. A través de las plantas termoeléctricas se produce este tipo de energía por medio de un combustible, que en este caso es el gas natural.
Es de mucha importancia que en este trabajo se muestren los puntos más importantes de estas plantas, las cuales son las más utilizadas para la producción de energía eléctrica en México, aunque no todos saben que puede causar muchos daños, tanto en el medio ambiente como en los seres vivos que forman parte de él.
Este tipo de plantas productoras de energía eléctrica son contaminantes porque se utilizan gases o combustibles que al quemarlos y causar una combustión desprenden gases, los cuales son los afectantes de nuestro entorno y de nuestra vida o salud.
Los temas que se verán son:
Generalidades: Lo cual habla acerca de las plantas termoeléctricas y en este caso de su combustible que fue elegido por el equipo (gas natural), los componentes de este gas y algunas de las plantas termoeléctricas que operan en México.
Diagrama de flujo: Es la representación del proceso que utilizan las plantas termoeléctricas.
Combustible: Características del combustible, de donde proviene y sus componentes.
Datos: Son datos relevantes del tema, como el consumo del combustible por año, la ecuación de la combustión presentada en el proceso, balance de la ecuación y sus masas molares, y además el cálculo estequiométricamente del dióxido de carbono (CO2) producido.
Impacto ambiental: Las consecuencias que causa en el medio ambiente y contaminantes adicionales que produce.
Proyecciones a futuro: Aquí vendrá nuestra reflexión la cual es de suma importancia porque se verá si es que comprendimos los daños que causas estos tipos de producciones de energía eléctrica. 
Esperamos que este trabajo te sea útil y lo más importante que te permita reflexionar acerca de los graves daños que se le hacen al ambiente y a tu vida con la producción de energía eléctrica por este medio.

GENERALIDADES.

¿Qué es una planta termoeléctrica?
Se denominan plantas termoeléctricas clásicas o convencionales aquellas plantas que producen energía eléctrica a partir de la combustión de carbón, fuel-oíl o gas en una caldera diseñada al efecto.  
El apelativo de "clásicas" o "convencionales" sirve para diferenciarlas de otros tipos de plantas termoeléctricas (nucleares y solares, por ejemplo), las cuales generan electricidad a partir de un ciclo termodinámico, pero mediante fuentes energéticas distintas de los combustibles fósiles empleados en la producción de energía eléctrica desde hace décadas y, sobre todo, con tecnologías diferentes y mucho más recientes que las de las plantas termoeléctricas clásicas.
Una central termoeléctrica es una instalación en donde la energía mecánica que se necesita para mover el rotor del generador y, por tanto, obtener la energía eléctrica, se obtiene a partir del vapor formado al hervir el agua en una caldera.
El vapor generado tiene una gran presión, y se hace llegar a las turbinas para que en su expansión sea capaz de mover los álabes de las mismas.
Una central termoeléctrica clásica se compone de una caldera y de una turbina que mueve el generador eléctrico. La caldera es el elemento fundamental y en ella se produce la combustión del carbón, fuel o gas.
¿Cómo funciona una planta termoeléctrica con gas natural?
Se quema el combustible, en este caso es el gas natural, con el calor generado se hierve un fluido (agua), y se hace pasar el vapor/gas resultante por una turbina. El vapor/gas mueve a la turbina, y la turbina al girar produce energía eléctrica. Luego el vapor/gas se condensa y se lo manda al tanque para ser nuevamente calentado mediante la quema de combustibles, y así sucesivamente.
¿Qué es el gas natural y de que gases está compuesto?
El gas natural es una de las varias e importantes fuentes de energía no renovables formada por una mezcla de gases ligeros que se encuentra en yacimientos de petróleo, disuelto o asociado con el petróleo o en depósitos de carbón.
Aunque su composición varía en función del yacimiento del que se saca, está compuesto principalmente por metano en cantidades que comúnmente pueden superar el 90 ó 95%, y suele contener otros gases como nitrógeno, CO2, H2S, helio y mercaptanos.


Plantas termoeléctricas en México.
Para ver la tabla de las centrales termoeléctricas que existen en México, sigue este link.

DIAGRAMA DE FLUJO.

El siguiente diagrama muestra cómo es que funciona una planta termoeléctrica.



COMBUSTIBLE (GAS NATURAL).

ORIGEN Y COMPOSICIÓN DEL GAS NATURAL.
El gas natural se formó a partir de la descomposición de restos orgánicos que quedaron sepultados bajo montañas de capas de sedimentos por espacio de miles y millones de años, en condiciones de temperatura y presión similares a las que dieron origen a la formación del petróleo.

De hecho, la mayoría de yacimientos petrolíferos suelen contener hidrocarburos líquidos y también gaseosos. Normalmente, los gases, al ser menos densos que el líquido, tienden a ocupar la parte superior de la roca porosa, sujetos por la roca impermeable que actúa como sello. Por debajo está el petróleo y por debajo de este, grandes depósitos de agua salada.

El gas natural es una mezcla de distintos hidrocarburos, generalmente gaseosos, que se produce en el subsuelo de manera natural. Suele aparecer junto al petróleo, en la parte superior de los mismos yacimientos, y su composición, como la del crudo, varía dependiendo del lugar de donde provenga.

El componente principal del gas natural es el metano (entre un 70 y un 90 %), y además lleva en su composición otros hidrocarburos más ligeros, como el etano, el propano y el butano, en cantidades significativas. Otros de sus componentes son el sulfuro de hidrógeno, dióxido de carbono, nitrógeno, etc., que se eliminan en el propio lugar de extracción, ya que no tienen utilidad alguna como combustible.

El metano es un combustible de gran poder energético. No es un gas tóxico, pero mezclado con el aire sí es muy inflamable, pudiendo llegar a ser incluso explosivo, por lo que se debe manipular con precaución. Este gas es el que se emplea mayoritariamente para usos domésticos, sobre todo para calefacciones y cocinas. Se le denomina también gas natural, a pesar de que sólo es una de sus fracciones. El propano y el butano son otros dos combustibles que se separan del gas natural y que se utilizan por separado, aunque ambos tienen menor poder energético que el metano.


COMBUSTIÓN.

La combustión es una reacción entre un comburente y un combustible, con desprendimiento de luz y calor. Se denomina comburente al medio de reacción que permite que ocurra una combustión. En nuestro planeta, el comburente natural es el oxígeno (O2). Sin oxígeno no es posible una combustión.
Se define combustible a toda sustancia capaz de arder. Los combustibles se clasifican de distintas maneras, ya sea por su origen natural, artificial o por el estado físico en que se hallan a temperatura ambiente sólidos, líquidos o gaseosos. Según la cantidad de oxígeno disponible, la combustión también se clasifica en completa e incompleta.
Combustión completa:
Toda combustión completa libera, como producto de la reacción, dióxido de carbono (CO2) y agua en estado de vapor (H2O); no importa cuál sea el combustible a quemar. Estas sustancias no son tóxicas, pero el dióxido de carbono es el mayor responsable del recalentamiento global.

Combustible + O------------- CO2 + H2O + energía (luz y calor)
El calor de la reacción se libera, por eso se dice que es una reacción exotérmica. Esa energía calórica hace evaporar el agua, o sea los productos de una combustión completa están en estado gaseoso.
La combustión completa presenta llama azul pálido, y es la que libera la mayor cantidad de calor comparada con la combustión incompleta del mismo combustible. Entonces, para hacer rendir mejor el combustible, hay que airear el lugar donde ocurre una combustión.
Una ecuación que representa la combustión completa del metano (principal componente del gas natural) es:
CH4 + 2O2  --------------- CO2 + 2H2O

Combustión incompleta:
La combustión es incompleta cuando la cantidad de O2 no es suficiente para quemar de modo completo al combustible. Los productos de la combustión incompleta varían según la cantidad de oxígeno disponible. Generalmente se forma monóxido de carbono (CO), gas sumamente tóxico. Esta sustancia produce la muerte por asfixia, ya que se combina con la hemoglobina de la sangre a una velocidad mayor que la del oxígeno. Esto significa que, aun habiendo oxígeno en el aire, la hemoglobina absorbe al monóxido de carbono antes, formando una molécula compleja muy estable. Los primeros síntomas de intoxicación son: somnolencia, dolor de cabeza, mareos, vómitos.
Otro producto de una combustión incompleta es el carbón, sólido, que por acción del calor se pone incandescente y da ese color amarillo-anaranjado a la llama, que por eso se le dice llama luminosa o fuliginosa. Este carbón, finamente dividido, se eleva por el calor que desprende la combustión, y se va enfriando a medida que se aleja de la fuente de calor, formando humo negro, que se deposita en los objetos cercanos formando lo que se conoce como hollín. También se produce agua, en estado de vapor, como otro producto más de una combustión incompleta.

DATOS DEL COMBUSTIBLE.


Composición típica del gas natural.
Constituyente
Fórmula química
Composición por volumen (%)
Metano

CH4
81.86
Etano

C2H6
11.61
Propano

C3H8
1.92
I-Butano

C4H10
0.23
N-Butano

C4H10
0.22
Nitrógeno

N2
0.90
Dióxido de carbono

CO2

3.18


¿Dónde se encuentra el gas natural?

En los estados fronterizos, fueron descubiertos varios yacimientos de gas natural que permitirían a México no sólo multiplicar su producción de gas, sino cambiar por completo su estructura energética.
México ya cuenta con yacimientos de gas natural, fueron descubiertos al norte de los estados fronterizos desde Coahuila hasta Tamaulipas, yacimientos de gas natural de tal magnitud, que podrían cambiar la perspectiva energética en México.
Características:
·         Es un combustible que se distribuye por medio de tuberías localizadas bajo tierra, que llegan hasta su casa.
·         El gas natural se utiliza para el consumo doméstico, como combustible industrial y de automotores.
·         Su llama es azul nítida, porque tiene poco contenido de CO2 (bióxido de carbono).
·         El gas natural no tiene olor, sin embargo, se le adiciona una sustancia característica, que resulta de la combinación (50% y 50%) de tetrahidrotiofeno (THT) y mezcla de mercaptanos (TBM), con el fin de que usted pueda reconocerlo y tomar las medidas preventivas en caso de sentir olor a gas en la vivienda.
·         Al ser su peso menor que el del aire, el gas natural tiende a localizarse en las partes altas, facilitando su salida hacia la atmósfera por las rejillas y ventanas.
·         La utilización de este gas en los hogares, no representa riesgos ni requiere de destrezas especiales para su manipulación, siempre y cuando se tengan en cuenta los cuidados básicos.
  


ECUACIÓN QUÍMICA DEL GAS NATURAL.
El  gas natural es un conjunto de gases de metano etano propano y butano tiene como ecuación química.
Metano: CH4 + O2 → CO+ HO     Balanceada    CH4+3O → CO+ 2HO.
Masa molar: CH4 + O2= 16 g/mol + 32g/ mol. Producto: CO2 + 2H2O= 44 g/ mol + 18 g/ mol.
Etano: CH+ O →CO + H   Balanceada   CH + 3O → 2CO + 3HO.
Masa molar: CH+ O = 30 g/ mol + 32 g/ mol. Producto: CO + HO= 44 g/ mol + 18 g/mol.
Propano: C3H8 + O2→ CO2 +H2      Balanceada    C3H8+ 3 O2 → 3CO +4HO.
Masa molar: C3H8 + O2= 49 g/mol + 32 g/ mol. Producto: CO + H₂= 44 g/ mol + 72 g/ mol.
Butano: C4H10+ 13/2O → 4CO+ 5H2   Balanceada     C4H10 + 13/2O → 4CO + 5HO.
Masa molar: C4H10+ O2= 58 g/ mol + 32 g/ mol. Producto: CO+ HO= 44 g/ mol + 18 g/ mol.

IMPACTO AMBIENTAL.

IMPACTO AMBIENTAL (CO2).
Mientras la clara tendencia mundial es a ir eliminando paulatinamente este tipo de emisiones, para reducir y frenar el "efecto invernadero", estas Centrales, por el contrario, lo incrementan a diario.
Las emisiones de CO2, propias de la combustión, van a incrementar el CO2 ya existente en la atmósfera. Aquí se encuentra el principal causante del "efecto invernadero" en el planeta por la destrucción creciente de la capa de ozono, protectora de nuestra atmósfera terrestre. Es decir, a mayor cantidad de Centrales Termoeléctricas, mayor incremento de CO2 en la atmósfera, y mayor contribución nuestra, como país, al calentamiento global en el Planeta.
Ahora bien, si pensamos que hoy hay proyectadas 36 Centrales de este mismo tipo en las costas de nuestro país, quemando exactamente este mismo tipo de carbón (que a las Empresas les resulta mucho más barato que algún otro combustible menos dañino), saquemos nosotros mismos las conclusiones.
Otros contaminantes.

Las chimeneas de estas Centrales, que por su gran altura se ven a la distancia, emiten continuamente, día y noche, diversos tipos de gases como producto de la combustión de un tipo de carbón bituminoso, conocido internacionalmente como petcoke, su fuente de abastecimiento.

 
Estas emisiones contienen NH3, NO, óxidos de azufre, y sulfuros, óxidos de Azufre, CO2 en enorme cantidad y otros elementos químicos más, todos muy contaminantes. Todos ellos terminan por depositarse, cerca o lejos de las fuentes de emisión, sobre suelos, rocas, mares, salares o pampas, se disuelven (sulfuros) para actuar como ácidos (H2SO3, o H2SO4), o son conducidos, hasta cientos de kilómetros de distancia, a centros poblados, ciudades o quebradas donde se practica la agricultura desde antaño.

Varias de estas substancias, al mezclarse con el H2O contenido en la alta humedad atmosférica costera (camanchaca), se convierten en ácidos cono es el caso del ácido sulfuroso, sulfúrico o ácido nitroso. Una vez en el suelo, son absorbidas por los seres vivos, plantas o animales (insectos, reptiles, etc.).

Las reacciones químicas que se producen al incorporarse en el organismo vegetal o animal, y sus efectos sobre el metabolismo de los seres vivos, no han sido jamás estudiadas en nuestro país. Es un tema virgen de estudio. Pero tales efectos sí han sido bien estudiados en otros países, en especial en sus efectos sobre los bosques de niebla en el hemisferio norte. Allí crean las conocidas "nieblas ácidas", letales para los bosques. Y allí ya se encendió la voz de alerta sobre su peligrosidad.


El problema de la contaminación es máximo en el caso de las centrales termoeléctricas convencionales que utilizan como combustible el carbón bituminoso o petcoke. Además, la combustión del carbón tiene como consecuencia la emisión de partículas y ácidos de azufre (SO4, SO3). En las de fueloil los niveles de emisión de estos contaminantes son menores, aunque ha de tenerse en cuenta la emisión de óxidos de azufre y hollines ácidos, prácticamente nulos en las plantas de gas.

DAÑOS AMBIENTALES.

Efecto invernadero: Se denomina efecto invernadero al fenómeno por el cual determinados gases, que son componentes de la atmósfera planetaria, retienen parte de la energía que el suelo emite por haber sido calentado por la radiación solar. Afecta a todos los cuerpos planetarios dotados de atmósfera. De acuerdo con la mayoría de la comunidad científica, el efecto invernadero se está viendo acentuado en la Tierra por la emisión de ciertos gases, como el dióxido de carbono y el metano, debido a la actividad humana. Este fenómeno evita que la energía solar recibida constantemente por la Tierra vuelva inmediatamente al espacio, produciendo a escala mundial un efecto similar al observado en un invernadero.

Es el proceso por el que ciertos gases de la atmósfera retienen gran parte de la radiación infrarroja emitida por la Tierra y la remiten de nuevo a la superficie terrestre calentando la misma. Estos gases han estado presentes en la atmósfera en cantidades muy reducidas durante la mayor parte de la historia de la Tierra. Aunque la atmósfera seca está compuesta prácticamente por nitrógeno (78,1%), oxígeno (20,9%) y argón (0,93%), son gases muy minoritarios en su composición como el dióxido de carbono (0,035%: 350 ppm), el ozono y otros los que desarrollan esta actividad radiactiva. Además, la atmósfera contiene vapor de agua (1%: 10.000 ppm) que también es un gas radiactivamente activo, siendo con diferencia el gas natural invernadero más importante. La población se ha multiplicado y la tecnología ha alcanzado una enorme y sofisticada producción de forma que se está presionando muchas partes del medio ambiente terrestre siendo la Atmósfera la zona más vulnerable de todas por su delgadez. Dado el reducido espesor atmosférico la alteración de algunos componentes moleculares básicos que también se encuentran en pequeña proporción supone un cambio significativo. En concreto, la variación de la concentración de CO2, el más importante de los gases invernadero de la atmósfera.

Los gases invernadero permanecen activos en la atmósfera mucho tiempo, por eso se les denomina de larga permanencia. Eso significa que los gases que se emiten hoy permanecerán durante muchas generaciones produciendo el efecto invernadero. Así del CO2 emitido a la atmósfera: sobre el 50% tardará 30 años en desaparecer, un 30% permanecerá varios siglos y el 20% restante durará varios millares de años. Del total emitido solo el 45% permanece en la atmósfera, sobre el 30% es absorbido por los océanos y el restante 25% pasa a la biosfera terrestre. Por tanto no solo la atmósfera está aumentando su concentración de CO2, también está ocurriendo en los océanos y en la biosfera.




Calentamiento global: El calentamiento global es un término utilizado para referirse al fenómeno del aumento de la temperatura media global, de la atmósfera terrestre y de los océanos. El calentamiento global está asociado a un cambio climático que puede tener causa antropogénica o no. El principal efecto que causa el calentamiento global es el efecto invernadero, fenómeno que se refiere a la absorción por ciertos gases atmosféricos—principalmente H2O, seguido por CO2 y O3 de parte de la energía que el suelo emite, como consecuencia de haber sido calentado por la radiación solar. El efecto invernadero natural que estabiliza el clima de la Tierra no es cuestión que se incluya en el debate sobre el calentamiento global. Sin este efecto invernadero natural las temperaturas caerían aproximadamente en unos 30 °C; con tal cambio, los océanos podrían congelarse y la vida, tal como la conocemos, sería imposible. Para que este efecto se produzca, son necesarios estos gases de efecto invernadero, pero en proporciones adecuadas.

La evidencia del calentamiento del sistema climático se manifiesta en aumentos observados en la temperatura en la tierra y en el océano, el derretimiento generalizado de la nieve y el hielo, y el aumento del nivel del mar. La temperatura promedio mundial en el aire cerca de la superficie de la Tierra aumentó en 0,74 ± 0,18 °C durante el período 1906-2005. La temperatura se incrementó de forma importante a partir de 1950, así la tasa de calentamiento en los 50 últimos años fue casi el doble que en el período conjunto de 100 años (0,13 ± 0,03 °C por década, frente a 0,07 °C ± 0,02 °C por década).

El efecto isla de calor de las ciudades es poco significativo representando solo el 0.002 °C del calentamiento por décadas. Las temperaturas del océano aumentan más lentamente que las temperaturas de la tierra debido a la capacidad térmica más efectiva de los océanos y porque el mar pierde más calor por evaporación. Por otro lado el hemisferio norte se calienta más rápido que el hemisferio sur, ya que tiene más tierra y mayores extensiones de nieve, y el hielo marino estacional es objeto de retroalimentación hielo-albedo.




Lluvia ácida: La lluvia ácida se forma cuando la humedad en el aire se combina con los óxidos de nitrógeno y el dióxido de azufre emitidos por fábricas, centrales eléctricas y vehículos que queman carbón o productos derivados del petróleo. En interacción con el vapor de agua, estos gases forman ácido sulfúrico y ácidos nítricos. Finalmente, estas sustancias químicas caen a la tierra acompañando a las precipitaciones, constituyendo la lluvia ácida.

Los contaminantes atmosféricos primarios que dan origen a la lluvia ácida pueden recorrer grandes distancias, siendo trasladados por los vientos cientos o miles de kilómetros antes de precipitar en forma de rocío, lluvia, llovizna, granizo, nieve, niebla o neblina. Cuando la precipitación se produce, puede provocar importantes deterioros en el ambiente.


La lluvia normalmente presenta un pH de aproximadamente 5.65 (ligeramente ácido), debido a la presencia del CO2 atmosférico, que forma ácido carbónico, H2CO3. Se considera lluvia ácida si presenta un pH de menos de 5 y puede alcanzar el pH del vinagre (pH 3). Estos valores de pH se alcanzan por la presencia de ácidos como el ácido sulfúrico, H2SO4, y el ácido nítrico, HNO3. Estos ácidos se forman a partir del dióxido de azufre, SO2, y el monóxido de nitrógeno que se convierten en ácidos.
Los hidrocarburos y el carbón usados como fuente de energía, en grandes cantidades, pueden también producir óxidos de azufre y nitrógeno y el dióxido de azufre emitidos por fábricas, centrales eléctricas y vehículos que queman carbón o productos derivados del petróleo. La acidificación de las aguas de lagos, ríos y mares dificulta el desarrollo de vida acuática en estas aguas, lo que aumenta en gran medida la mortalidad de peces. Igualmente, afecta directamente a la vegetación, por lo que produce daños importantes en las zonas forestales, y acaba con los microorganismos fijadores de N.

El término "lluvia ácida" abarca la sedimentación tanto húmeda como seca de contaminantes ácidos que pueden producir el deterioro de la superficie de los materiales. Estos contaminantes que escapan a la atmósfera al quemarse carbón y otros componentes fósiles reaccionan con el agua y los oxidantes de la atmósfera y se transforman químicamente en ácido sulfúrico y nítrico. Los compuestos ácidos se precipitan entonces a la tierra en forma de lluvia, nieve o niebla, o pueden unirse a partículas secas y caer en forma de sedimentación seca.

Los nitratos y sulfatos, sumados a los cationes lixiviados de los suelos, contribuyen a la eutrofización de ríos y lagos, embalses y regiones costeras, lo que deteriora su condición ambiental natural y afecta negativamente a su aprovechamiento.



TE INVITAMOS A VER LOS SIGUIENTES VIDEOS.

REFLEXIÓN.

Es de suma importancia reemplazar la producción de energía atreves de plantas termoeléctricas para evitar la contaminación y la emisión de gases de efecto invernadero  ya que esto  afecta en gran proporción a nuestra forma de vida, tal vez no sea demasiado evidente por ahora, pero a futuro se verán las consecuencias. 

A lo largo de nuestra investigación analizamos y concluimos que  nuestro país genera energía a partir de estas plantas  para poder distribuirla en casas, escuelas, hospitales etc.,  pero de que nos sirve tener energía si después el ambiente en el que vivimos no será  sano.  Tan solo la quema de carbón es causa principal de smog, lluvia acida, calentamiento global y tóxico atmosférico. 

El carbón es la materia prima de las plantas.  Entonces todo va encadenado a causa de la lluvia acida se pierde la calidad de los alimentos y por consiguiente su consumo no es posible.

Hay que recordar que el ambiente no es reciclable. 

Te invitamos a ver el siguiente video siguiendo el link, es una canción que se relaciona con el tema.

http://www.youtube.com/watch?v=k1LxfSIqaKI