El carbón

Combustibles fósiles. Propiedades físicas. Tipos de carbón. Hulla. Lignito. Antracita. Carbón mineral y vegetal. Turba

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Ministerio de Educación y Cultura

Colegio Nacional Asunción Escalada



Tecnología General

Carbón

○Curso: 3ro 7ma

Bachiller Técnico

Química Industrial

2012

INTRODUCCIÓN

El carbón es un combustible fósil. Es una roca combustible, sedimentaria y de origen orgánico, compuesta principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno.

El carbón vegetal es quizás el primer material de carbón utilizado por el hombre y su uso data probablemente desde el mismo momento en que se comienza a utilizar el fuego; dado que los trozos de madera carbonizada que quedarían en algunas hogueras pueden considerarse un carbón vegetal rudimentario.

El carbón vegetal se usa mayoritariamente como combustible, no solo de uso doméstico sino también industrial, especialmente en los países en vías de desarrollo.

La producción de carbón vegetal tiene un importante impacto ambiental que es necesario disminuir.

CARBÓN MINERAL

Definición

El carbón es un combustible fósil. Es una roca combustible, sedimentaria y de origen orgánico, compuesta principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno. Se formó a partir de la vegetación, que se ha ido consolidando entre otros estratos de roca y se ha alterado por los efectos combinados de la presión y el calor a lo largo de millones de años para acabar formando las vetas de carbón.

  1. Origen

Los depósitos de lodos y otros sedimentos, junto con los movimientos en la corteza terrestre (Conocidos como movimientos tectónicos) enterraron estos pantanos y ciénagas, a menudo a grandes profundidades. Al quedar enterrado, el material vegetal fue sometido a altas temperaturas y presiones. Esto provocó cambios físicos y químicos en la vegetación, transformándola en turba y después en carbón.

La formación de carbón se inició durante el periodo carbonífero, conocido como la primera era del carbón, que comprende desde hace 360 millones de años o hace 290 millones de años.

La calidad de cada depósito de carbón se determina por la temperatura y presión, así como por el tiempo de formación, a lo que nos referimos como “madurez orgánica”.Inicialmente, la turba se convierte en lignito o “carbón marrón”, que son tipos de carbón con una madurez orgánica baja. En comparación con otros carbones, el lignito es bastante blando y su color puede variar de negro oscuro a diferentes tonalidades de marrón.

Durante muchos millones de años, los efectos continuados de la temperatura y la presión han producido cambios en el lignito, aumentando progresivamente su madurez orgánica y transformándolo en la gama de carbones denominados “subbituminosos”.

Se produjeron más cambios químicos y físicos hasta que estos carbones se hicieron más duros y negros, formando los carbones “bituminosos” o carbones minerales. En las condiciones adecuadas, el aumento progresivo de la madurez orgánica pudo continuar, formando finalmente la antracita.

  1. Generalidades

  1. Tipos de carbón

El índice de cambio sufrido por un carbón al madurar desde la turba hasta la antracita, conocido como carbonificación, tiene una gran importancia en las propiedades físicas y químicas, y se denomina “nivel” del carbón.

Los carbones de rango bajo, como el lignito y los carbones subbituminosos son normalmente más blandos y desmenuzables, con una aspecto más mate y terroso. Se caracterizan por niveles de humedad altos y bajo contenido en carbono, por lo que su contenido energético también es bajo.

Los carbones de nivel alto suelen ser más duros y resistentes, y a menudo tienen un color más negro y vítreo. Contienen más carbono, menos humedad y producen más energía. La antracita se encuentra en el rango superior de la escala de categorías y tiene un contenido superior de carbono y energía, y un nivel inferior de humedad.

http://www.carbunion.com/panel/carbon/uploads/que_es_el_carbon_1.pdf12/07/12

  1. Los carbones se clasifican en:

Naturales y artificiales.

Los primeros son los de origen fósil y los segundos los fabricados por el hombre.

Entre los naturales tenemos:

- Antracita. Contiene menos impurezas y más contenido en carbono; por tanto, es el de mayor poder calorífico. El contenido en materias volátiles es muy bajo y su combustión es muy limpia. Se utilizaba para usos domésticos antes de ser sustituido por otros combustibles. Actualmente se emplea en las centrales termoeléctricas.

· Hulla.Reúne a una gran variedad de carbones con diferente contenido en impurezas. Es el de más importancia económica. Actualmente se usa en la siderurgia, centrales termoeléctricas, y en algunos otros sectores industriales.

· Lignito. Es el carbón con mayor grado de impurezas y, por tanto, de menor poder calorífico. Se destina a la producción termoeléctrica.

· Turba. Denominado carbón joven por su rápida formación, es el de mayor contenido en impurezas y humedad, y el de menor poder calorífico

Turba Carbón marrón Carbón subbituminoso Carbón mineral

http://tecnologiafuentenueva.wikispaces.com/file/view/carbon.pdf 12/07/12

  1. Fórmula.

Compuesta principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno

  1. Propiedades físicas

Densidad:La densidad del carbón es una magnitud dificil de medir. Se definen varios tipos de densidad.

  • Densidad a granel o en masa: Es el peso en Kg/m3 del conjunto del carbón en trozos, comprendiendo los espacios vacios que quedan entre éstos. Esta magnitud del carbón es importante de cara al almacenamiento del carbón y su uso en hornos de coque

  • Densidad de carga o estiba: Se emplea cuando el carbón se almacena en una retorta de coquización. Depende esta mágnitud de la clase de carbón, su tamaño, la humedad.

  • Peso específico aparente: Es el peso específico de un trozo de carbón en su estado natural (poros, humedad y materia mineral incluida).

  • Peso específico verdadero: El que presenta la sustancia carbonosa sin poros y sin humedad, pero con la materia mineral que contenga

  • Peso específico unitario: Igual que el peso específico verdadero, pero además prescindiendo de la materia mineral (es decir, sin cenizas)

Contenido en agua: El carbón contiene agua tanto por su proceso de formación en origen como por las transformaciones sufridas. El agua se puede presentar de varias maneras:

  • Agua de Hidratación: Es la que está combinada químicamente. Forma parte de la materia mineral que acompaña al carbón.

  • Agua Ocluida: La que queda retenida en los poros del carbón. Puede proceder del lugar donde se formó el carbón o de las reacciones posteriores a esa formación.

  • Agua de Imbibición: Es la que contiene debido a procesos artificiales en la extracción y procesos posteriores, sobre todo procesos de lavado. Esta agua queda adsorbida en la superficie. Se elimina fácilmente calentando a 100-105ºC

Un problema añadido al contenido del agua en carbón es en el almacenamiento. El agua provoca la meteorización del carbón, debido a los cambios de volumen de aquélla al pasar de sólido a líquido; esto va desgajando el carbón en trozos más pequeños, falseando la granulometría. Esta agua también puede atacar las impurezas del carbón, produciendo sustancias que degradan el carbón.

http://www.textoscientificos.com/energia/combustibles/propiedades-carbon 30/07/2012

  1. Rango de los carbones minerales

Existen diferentes tipos de carbones minerales en función del grado de carbonificación que haya experimentado la materia vegetal que originó el carbón. Estos van desde la turba, que es el menos evolucionado y en que la materia vegetal muestra poca alteración, hasta la antracita, que es el carbón mineral con una mayor evolución.

Esta evolución depende de la edad del carbón, así como de la profundidad y condiciones de presión, temperatura, entorno, etc. en las cuales la materia vegetal evolucionó hasta formar el carbón mineral. El rango de un carbón mineral se determina en función de criterios tales como su contenido en materia volátil, contenido en carbono fijo, humedad, poder calorífico etc. Así, a mayor rango, mayor es el contenido en carbono fijo y mayor el poder calorífico, mientras que disminuyen su humedad natural y la cantidad de materia volátil.

Existen varias clasificaciones de los carbones según su rango. Una de las más utilizadas divide a los carbones de mayor a menor rango en: antracitabituminoso bajo en volátilesbituminoso medio en volátilesbituminoso alto en volátilessub-bituminosolignito y turba.

La hulla es un carbón mineral de tipo bituminoso medio y alto en volátiles. En cuanto a los parámetros de rango estos también pueden variar de una clasificación a otra, aunque unos valores promedio podrían ser los que figuran en la siguiente Tabla.

RANGO

 C fijo

 

(%) 

 Humedad

 

( %)

 Materia Volátil

( %)

 Poder calorífico

 (MJ/kg)

Antracita

 

86 - 98

< 3

< 5

23 -33

Bituminoso  

(Hulla)

(bajo, medio y alto en volátiles)

45 - 86

5 - 10

10 - 30

24-35

Sub-bituminoso

35 - 45

15 - 30

30 - 40

20-21

Lignito

 25 - 42

40 - 60

40 - 50

10-20

Turba

< 25

 

 

 

  • Antracita. Es el carbón mineral de más alto rango y el que presenta mayor contenido en carbono. Sin embargo, su poder calorífico es, en general, inferior al de los carbones bituminosos debido a su bajo contenido en materia volátil. 

La antracita presenta una ignición difícil, pero arde dando una llama azul corta y sin apenas humos. La antracita presenta una mayor dureza, densidad y brillo que el carbón bituminoso.

  • Carbón Bituminoso.  Es un carbón mineral denso de color negro o marrón oscuro, se utiliza para su combustión en centrales térmicas y para la producción de coque metalúrgico. La hulla pertenece a este tipo de carbón bituminoso, con contenidos altos y medio en volátiles. 

  • Carbón Sub-Bituminoso. Estos carbones presentan propiedades intermedias entre las del lignito y los carbones bituminosos. Normalmente se utilizan en centrales térmicas para la producción de energía.

  • Lignito. Es de rango inferior al de los carbones sub-bituminosos, y por lo general, presenta un color marrón oscuro por lo que se les denomina a veces lignitos pardos. Se usan principalmente en la producción de energía en centrales térmicas.

  • Turba. La formación de turba constituye la primera etapa del proceso por el que la vegetación se transforma en carbón mineral. Se forma como resultado de la putrefacción y carbonización parciales de la vegetación en el agua ácida de las turberas.

En estado fresco alcanza hasta un 98% de humedad, pero una vez desecada puede usarse como combustible. La turba también se usa en jardinería para mejorar suelos por su capacidad de retención de agua.

  1. Principales usos de los carbones minerales

Algunos historiadores creen que el carbón comenzó a utilizarse comercialmente en China. Hay indicios de una mina situada en el noroeste de China que suministraba carbón para fundiciones de cobre y para la fabricación de monedas hacia el año 1000 AC.

Una de las primeras referencias al carbón fue realizada por el filósofo griego Aristóteles, que hacía referencia a una roca similar al carbón vegetal. Se han encontrado restos de carbón entre las ruinas romanas en Inglaterra, lo que indica que los romanos utilizaban la energía del carbón desde antes del 400 DC. En las crónicas de la Edad Media se habla de la extracción de carbón en Europa, e incluso del comercio internacional desde las costas inglesas hacia Bélgica.

Fue durante la revolución industrial en los siglos XVIII y XIX cuando aumentó la demanda de carbón. Las mejoras en el motor de vapor de James Watt, patentado en 1769, fueron las responsables principales del crecimiento del uso del carbón. La historia de la extracción y el uso del carbón está totalmente vinculada a la de la revolución industrial: la producción de acero, el ferrocarril y los barcos a vapor.

El carbón también se utilizó para producir gas para iluminar muchas ciudades, lo que se denominó el “gas ciudad”.Este proceso de gasificación vio el crecimiento del uso de la luz de gas en zonas metropolitanas a comienzos del siglo XIX, especialmente en Londres. El uso del gas de carbón en la iluminación de las calles acabó siendo sustituido tras la irrupción de la era industrial.

Con el desarrollo de la energía eléctrica en el siglo XIX, el futuro del carbón fue acercándose a la generación de electricidad. La primera central eléctrica de combustión de carbón mineral, desarrollada por Thomas Edison, entró en funcionamiento en Nueva York en 1882, proporcionando electricidad a las luces domésticas.

La gran mayoría de los carbones minerales se destinan a la producción de energía eléctrica en centrales térmicas. También se utiliza como combustible para la producción de energía térmica en hornos, calefacciones, etc. Sin embargo este uso ha venido perdiendo importancia debido a la utilización de otro tipo de combustibles, como los derivados del petróleo o los derivados de la biomasa.

Otro de los usos mayoritarios de los carbones, especialmente de la hulla y carbones bituminosos (carbones coquizables), es la producción de coque metalúrgico, usado para la obtención de arrabio en el alto horno y en otras industrias metalúrgicas. Durante el proceso de coquización también se obtiene, además del coque, la brea de alquitrán de hulla. Una gran parte de las breas son utilizadas, junto con el coque de petróleo, en la producción de electrodos para la industria del aluminio y electrodos para hornos de arco eléctrico. Las breas de alquitrán de hulla también pueden ser usadas como precursores del grafito sintético, fibras de carbono y materiales compuestos C/C.

Algunos productos químicos pueden producirse a partir de subproductos obtenidos durante la coquización como la creosota, la naftalina, el fenol y el benceno. El gas de amoníaco recuperado de los hornos de coque se utiliza para fabricar sales de amoníaco, ácido nítrico y fertilizantes agrícolas. La gasificación de algunos carbones minerales da lugar a la producción de distintos tipos de gases que pueden utilizarse como combustibleo en la fabricación de diversos compuestos químicos.

En ciertos países el carbón se convierte en combustibles líquidos, a este proceso se le denomina licuefacción. El combustible líquido puede refinarse para producir combustible de transporte y otros productos similares a los derivados del petróleo, como plásticos y disolventes.

Existen dos métodos principales de licuefacción: la licuefacción directa de carbón, en la que el carbón se convierte en combustible líquido en un único proceso y la licuefacción indirecta de carbón, en la que el carbón primero se gasifica y después se convierte en líquido. Por otro lado, los carbones no coquizables (o los coquizables cuando se les eliminan sus propiedades plásticas mediante un proceso de oxidación) pueden someterse a procesos de carbonización/activación, obteniéndose carbón activo. Aunque no de forma mayoritaria, el carbón mineral también puede usarse en muchas otras aplicaciones, como por ejemplo la fabricación de  espumas de carbono.

Carbón vegetal.

Producto sólido y poroso que contiene entre 85 y 98% de carbón; se produce por calentamiento a temperaturas de 500 a 600°C (930 a 1100°F), en ausencia de aire, de materiales carbonosos como celulosa, madera, turba y carbones bituminosos o de menor nivel.

Los carbones vegetales de celulosa o madera son suaves y desmenuzables. Se utilizan principalmente para decolorar soluciones de azúcar y otros alimentos, y para quitar sabores y olores desagradables del agua. Los carbones duros y densos se obtienen de la cascara de nuez y de la turba. Se utilizan en máscaras antigás, en la separación de mezclas en la industria química y, también, en el tratamiento terciario de aguas residuales, dado que adsorben en forma eficaz la materia orgánica y mejoran la calidad del agua.

  1. Producción

El carbón vegetal se produce por calentamiento de residuos vegetales, hasta temperaturas que oscilan entre 400 y 700 °C, en ausencia de aire.

Se cubre totalmente enormes pilas de leña con musgo y ramas tiernas. Luego se enciende la leña (parte inferior), y deja que se queme durante días, posteriormente, se sube hasta la cima de la pila y se pisa.

Cuando la capa se mantenga estable sin tambalear, es señal de que todo esta seco y endurecido, se abre entonces la pila y se obtiene el apreciado Combustible.

El poder calorífico del carbón vegetal oscila entre 29.000 y 35.000 kJ/kg, y es muy superior al de la madera, que oscila entre 12.000 y 21.000 kJ/kg.

  1. Usos

El carbón vegetal es quizás el primer material de carbón utilizado por el hombre y su uso data probablemente desde el mismo momento en que se comienza a utilizar el fuego; dado que los trozos de madera carbonizada que quedarían en algunas hogueras pueden considerarse un carbón vegetal rudimentario. De hecho, existen pruebas de que en muchas Pinturas rupestres de hace más de 15.000 años el carbón vegetal se utilizaba para marcar el contorno de las figuras, además de usarse como pigmento de color negro cuando se mezclaba con grasa, sangre o cola de pescado.

El carbón vegetal se usa mayoritariamente como Combustible, no solo de uso doméstico sino también industrial, especialmente en los países en vías de desarrollo. La producción de carbón vegetal tiene un importante impacto ambiental que es necesario disminuir.

  1. Forja del hierro

Otro uso fundamental del carbón vegetal en la historia de la humanidad es su empleo en la metalurgia. La metalurgia el hierro, comenzada ya unos 1.200 años a.C. y que se desarrolla en Europa durante la “edad del hierro” (700 a. C. hasta el 68 d. C.), no hubiese sido posible sin el carbón vegetal ya que las elevadas temperaturas que se requieren para fundir los minerales no pueden alcanzarse utilizando simplemente madera o los combustibles de la edad del hierro.

Además, el carbono que contiene el carbón vegetal actúa como reductor de los óxidos del metal que forman los minerales y con la técnica apropiada parte de este carbono puede alearse con el hierro para dar lugar al acero, mucho más duro que el hierro, lo cual fue fundamental en el desarrollo de armas y herramientas más resistentes. Era el Combustible utilizado en la llamada forja catalana, para la producción de acero.

El uso del carbón vegetal en metalurgia ha perdurado hasta nuestros días, aunque otros combustibles como el coque metalúrgico lo han reemplazado casi por completo, en la actualidad y especialmente en países con abundantes recursos forestales y economías en desarrollo existe un resurgimiento del uso del carbón vegetal en metalurgia, dado que además su uso representa, al menos en principio, un menor impacto ambiental que el del coque metalúrgico.

El carbono se puede encontrar en las aleaciones hierro-carbono, tanto en estado ligado (Fe3C, cementita), como en estado libre (C). De una forma genérica, al aumentar el porcentaje en carbono, las aleaciones Fe-C aumentan su dureza y rigidez y pierden ductilidad. Se considera que una aleación de hierro es un acero si contiene menos de un de carbono, si el porcentaje es mayor recibe el nombre de fundición.

  1. Otras aplicaciones

Otra de las aplicaciones del carbón vegetal es la fabricación de pólvora. La pólvora negra se compone de un 75% de salitre (nitrato de potasio), un 12% de Azufre y un 13% de carbón vegetal. Estos ingredientes al quemarse producen un gas que tiende a ocupar un volumen 400 veces mayor que la mezcla original, produciendo una fuerte presión en las paredes del recipiente que los contiene.

Dado que el carbón vegetal es un material poroso, otra de sus aplicaciones es su uso como absorbente. Así, se sabe que la madera carbonizada se usaba como absorbente médico en el antiguo Egipto y que en el año 400 a. C. Hipócrates recomendaba filtrar con carbón el agua para beber.

El carbón vegetal no posee una textura porosa tan desarrollada como la de los carbones activados. No obstante, resulta más simple y barato de producir, por lo que a pesar de ser un absorbente relativamente mediocre, si se compara con los carbones activados, se utiliza en determinadas aplicaciones que no requieren de una gran capacidad de absorción.

También se usa para absorber moléculas de un tamaño relativamente grande (como los colorantes),dado que la mayoría de la porosidad de los carbones vegetales está dentro del campo de los macroporos (anchura del poro 50 nm). Una aplicación relativamente importante es la clarificación de bebidas alcohólicas como el vino, cerveza, whisky, etc.

  1. Labores domésticas

En México, en España y en otros países hispanoparlantes el carbón vegetal se ha usado durante siglos como combustible en los braseros o en hornillos o anafres.

  1. Oficio de carbonero

Hace un siglo, en zonas rurales era común ver la figura del carbonero, oficio ahora en vías de extinción, cuyo trabajo consistía en realiar el proceso de obtención del carbón.

Muchos hombres dedicados a esta actividad murieron en plena faena de trabajo al subirse a la pila y caer esta, todavía sin endurecer, lo cual convertía la profesión en un oficio arriesgado. Su trabajo se dividía en dos tareas: la tala de la madera y su transporte hacia la zona de carboneo, y el montaje de las pilas y el control del proceso de carbonización. El sueldo se repartía equitativamente entre estas dos tareas realizadas

Según su procedencia tenía diversos nombres: carbón de encina, cisco de roble, picón, cada uno de los cuales tenía una aplicación característica.

  1. La calidad del carbón vegetal

El mercado para el carbón vegetal, menos exigente del punto de vista de la calidad, es el doméstico. Las razones son que no puede medirse fácilmente su performance, es mínimo el poder del consumidor como individuo, de especificar y de obtener carbón vegetal de buena calidad, y hay una cierta compensación posible entre el precio y la calidad que el consumidor familiar usa para tener resultados satisfactorios. Sin embargo, esto no significa que no hay motivos para el control de calidad.

Siempre que no se transforme en un obstáculo o burocráticamente contra productivo, un sistema de sugerimientos sobre calidad del carbón vegetal para el uso casero, es una práctica justificada para asegurar el máximo rendimiento del recurso maderero, sin dejar de ofrecer una adecuada performance en el uso familiar.

Por otra parte, los grandes usuarios, como es el caso de la industria siderúrgico conocen por su propia experiencia e investigación, las propiedades que buscan en el carbón vegetal, y tienen los medios, con su poder adquisitivo concentrado y el control por lo menos parte, de su propia producción de carbón vegetal, de asegurarse que el carbón por ellos empleado se ajusta a sus especificaciones y produce el hierro fundido con costos globales mínimos.

La mayoría de las especificaciones usadas para controlar la calidad del carbón vegetal se han originado en la industria del acero o química. Cuando el carbón se exporta, los compradores tienden a usar estas mismas especificaciones de calidad industrial aun si el principal destino del carbón vegetal importado pueda más bien ser para la cocina doméstica o asados.

Debe tenerse en cuenta esta situación puesto que los requisitos industriales y domésticos no son siempre los mismos y una inteligente evaluación de los reales requisitos de calidad del mercado, pueden permitir surtir carbón vegetal más barato o en mayores cantidades, beneficiando sea al comprador como al vendedor.

La calidad del carbón vegetal se define según algunas de sus propiedades y, si bien todas en cierto modo están interrelacionadas, se miden y se valúan por separado. 
 

  1. Propiedades físicas

Las propiedades descritas hasta ahora son consideradas como propiedades químicas, pero las propiedades físicas, especialmente para el carbón vegetal industrial, no son menos importantes. Y es en la industria del carbón para la fundación del hierro donde las propiedades físicas tienen mucha importancia.

En la carga de un horno de fundición el carbón vegetal es la materia prima más cara. Las propiedades físicas del carbón vegetal influyen sobre la producción del alto horno, mientras que las propiedades químicas se relacionan más a la cantidad de carbón necesario por cada tonelada de hierro y a la composición del hierro o del acero final (1).

El carbón vegetal para el alto horno debe ser fuerte a la compresión, para resistir la fuerza de aplaste de la carga del alto horno, o "peso". Esta fuerza a la compresión, siempre inferior a la del rival del carbón vegetal, osea del coke metalúrgico hecho con carbón mineral, determina la altura práctica, y por ende la eficiencia y la producción del alto horno.

La capacidad de resistir el fraccionamiento, en el manipuleo, es importante para mantener una permeabilidad constante de la carga del horno al impacto del aire, que es vital para conservar la productividad y la uniformidad de las operaciones del horno.

Se han desarrollado varios tipos de ensayos para medir la resistencia a la fractura; es una propiedad bastante difícil de definir en términos objetivos. Estos ensayos se basan sobre la medición de la resistencia del carbón vegetal al fraccionamiento o rotura, haciendo que una muestra caiga desde una cierta altura sobre un piso sólido de acero, o haciendo que una muestra ruede dentro de un tambor, para determinar al cabo de un cierto tiempo, el tamalo de rotura.

El resultado se expresa por los porcentajes que pasan y que quedan, a través de varios tamaños de tamices. El carbón vegetal, con poca resistencia a la fractura, producirá un mayor porcentaje de carbonilla fina, sometiendo la muestra al ensayo. En el alto horno no se desea la carbonilla fina, puesto que bloquea la corriente de impacto del aire en el horno. El carbón vegetal frágil puede también ser aplastado por el peso de la carga y producir bloqueos. 

http://www.fao.org/docrep/X5328S/X5328S11.htm 05/07/12

  1. Poder calorífico

La unidad que se emplea para medir la cantidad de calor desarrollada en la combustión se la denomina poder calorífico.

Se entiende por poder calorífico de un combustible, la cantidad de calor producida por la combustión completa de un kilogramo de esa sustancia. Tal unidad se la mide en cal/kg de combustible.

Si la cantidad de combustible que se quema en un mol, el calor desprendido recibe el nombre de efecto térmico (poco usado).

De la diferencia entre el poder calorífico superior (NS) y el poder calorífico inferior (NI) se obtendría uno u otro según el estado de agregación que forma parte de los productos de combustión.

Si la temperatura de los productos finales de combustión es tal que el vapor de agua que se ha formado continué en ese estado, tendremos el poder calorífico inferior del combustible (NI).

En cambio, si la temperatura de los productos finales es suficientemente baja como para que aquella se condense, tendremos el poder calorífico superior del combustible (NS). La diferencia entre ellos será igual el calor desprendido por la condensación del agua.

Clasificación de los combustibles

Carbón vegetal o de leña:provienen de la carbonización de la madera . NS = 6000 a 7000 cal / Kg., no contiene azufre.

Antracita:son los carbones más antiguos. Tienen gran contenido de carbono y pocos materiales volátiles y oxígeno. (NS = 7800 a 8600 cal /kg).

Hulla: son los carbones más utilizados en la industria, se distingue tres tipos: hulla seca, hulla grasa y la hulla magra.

  • Hulla seca: hornos de arrabio y en la producción de coque metalúrgico. (NS = 7500 cal / kg.

  • Hulla grasa: en la producción de gas alumbrado y coque. (NS = 8300 a 8600 cal / kg.)

  • Hulla magra: desprende pocas materias volátiles. (NS = 7900 a 8370 cal / kg.).

Todas las hullas son de color negro o gris oscuro.

Lignito:son combustibles que proceden de la carbonización natural de la madera. Al quemarse desprende el azufre provocando mal olor y daños en metales y estructuras. Hay dos tipos distintos:

  • Lignitos perfectos: más antiguos (poder calorífico = 6000 cal / Kg.)

  • Lignitos leñosos: más jóvenes. (poder calorífico = 5000 a 5700 cal /Kg.)

Turba:son carbones de menor calidad. De 3200 a 4000 cal / Kg. = NS.

http://html.rincondelvago.com/combustion.html 12/07/12

CONDICIONES DE USO DEL CARBÓN.

Manipulación

Comprende la recepción del carbón (por transporte ferroviario o acuático) y su almacenamiento y posterior recuperación para alimentar los turbogeneradores. Para compactar las pilas de almacenamiento, operación necesaria para evitar incendios por combustión espontánea, se utiliza maquinaria pesada (traíllas mecánicas y explanadoras).

La manipulación posterior se realiza por medio de cintas transportadoras que van hasta la casa de máquinas. La exposición al polvo de carbón (que puede provocar neumoconiosis) se controla pulverizando agua sobre la pila de carbón y utilizando cabinas de control cerradas provistas de filtros para el polvo. Ciertas tareas en que se producen altos niveles de polvo de carbón requieren el uso de protección respira- toria de gran eficacia en la absorción de partículas. La mayoría de los trabajadores de este ámbito laboral se ven expuestos a niveles de ruido superiores a 85 dBA (capaces de provocar pérdidas auditivas), que deben controlarse con orejeras y tapones para los oídos y aplicando un programa de conservación de la capacidad auditiva.

En esta parte de la planta se producen varios riesgos conven- cionales en materia de seguridad. El trabajo cerca del agua exige una cuidadosa atención a los procedimientos y el empleo de chalecos salvavidas. La conducción nocturna de maquinaria pesada por encima de pilas de almacenamiento irregulares requiere un buen alumbrado, mientras que la mejor manera de controlar los riesgos derivados de las tareas manuales de despeje de las rampas de carbón (que tienden a bloquearse, especial- mente en inviernos duros) es instalar cubiertas desmontables en las rampas, que permiten un fácil acceso. El manejo y mantenimiento de amplios sistemas transportadores exige la instalación de defensas en las poleas motrices y poleas de retorno, tensores y otros puntos donde es fácil engancharse.

http://saludyseguridad.blogspot.com/2009/07/manipulacion-del-carbon.html 12/07/12

Transporte

El transporte marítimo en general

El creciente comercio marítimo mundial registró su décimo quinto incremento anual consecutivo en 2000, alcanzando un récord de 5.880 millones de toneladas de bienes exportados.

La tasa anual decrecimiento, calculada con los datos provisionales disponibles para el año 2000, fue de 3,6%. Esa tasa cuadruplica la registrada en 1999, que fue sólo de 0,9%.

El crecimiento anual del tráfico marítimo mundial en 2000 se distribuyó geográficamente de modo desigual.

Los países exportadores de petróleo, sobre todo los miembros de la OPEP que decidieron elevar los cupos de producción durante el año, tuvieron una tasa de incremento superior al promedio mundial.

Los Estados Unidos, Europa y Japón también registraron tasas de crecimiento por encima de la media, entre 4 y 5%.

Aunque el comercio marítimo aumentó en América Latina, África y Oceanía, lo hizo por debajo del promedio mundial, con 1.0, 0.5 y 2.3% respectivamente.

El transporte de carga seca

En el año 2000, el transporte mundial de carga seca aumentó a un ritmo de 3.8%, cifrándose en 3.740 millones de toneladas de mercancía embarcada.

Casi todo el incremento se produjo en los cinco grandes productos que se transportan a granel, mineral de hierro, carbón, cereales, bauxita/alúmina y fosforita, que crecieron a la elevada tasa de 7.4% para representar un total de 1.280 millones de toneladas.

El comercio de los demás productos, como otra carga a granel y mercancía transportada en buques de línea regular, creció 2% con un monto de 2.450 millones de toneladas.

La parte de la carga seca en el tráfico marítimo mundial supuso el 63.5% de todas las mercancías transportadas durante el año.

El transporte de carbón

El transporte marítimo de carbón aumentó 7.9% en el año 2000 y alcanzó una cifra sin precedentes en toda la historia de 520 millones de toneladas.

Los envíos que registraron el crecimiento mayor fueron los de carbón para centrales térmicas con un incremento de 8.4% y un volumen de 335 millones de toneladas mientras que los de carbón coquificable aumentaron 6.9% a 185 millones de toneladas.

Datos preliminares del 2000 indican que Australia, con mucho el mayor exportador con 186,7 millones de toneladas de carbón para térmicas y para coque, tuvo un crecimiento récord de sus exportaciones de 8.8%.

Dos exportadores latinoamericanos de carbón para térmicas, Colombia y Venezuela, incrementaron 18.3 y 25% sus exportaciones que fueron de 35.6 y 8.5 millones de toneladas respectivamente.

Más extraordinario fue el crecimiento de 47.3% logrado por China, con una exportación de 58.8 millones de toneladas. En otros países, como los Estados Unidos, Canadá e Indonesia, las exportaciones de carbón se mantuvieron.

Se esperan en los próximos tiempos fluctuaciones en los embarques de carbón por varios motivos. Las tasas más bajas de crecimiento de la exportación en Sudáfrica podrían deberse a que las terminales no dan más de sí.

Mientras, los exportadores canadienses pueden inclinarse por exportar a los Estados Unidos por ferrocarril en razón de los favorables precios vigentes en ese mercado. Habrá, con toda probabilidad, mayores importaciones en Japón a raíz del reciente acuerdo firmado con China y también en Europa oriental, estas últimas iniciadas con los envíos a Ucrania de carbón de coque desde los Estados Unidos.

Buques para el transporte de carbón

Los barcos de carga seca tienen grandes escotillas y bodegas para embarcar piezas de gran volumen. La disposición de sus grúas o plumas, que son varias, permite realizar fácilmente maniobras de carga y descarga.

Su máquina generalmente está colocada en popa con la ventaja de dejar totalmente libres las bodegas al no ser atravesadas por los ejes de las hélices; en otras ocasiones, se localiza en el centro y quedan tres bodegas a proa y dos a popa, pasando el eje entre ellas; esta distribución permite el mejor reparto de la carga y su descarga entre distintos puertos, si así conviniera.

Entre los barcos de carga seca se encuentran los carboneros, caracterizados por el tamaño de sus escotillas de entrada a las bodegas, que ocupan del 60 al 70% de la cubierta, lo que facilita las operaciones de carga, así como el mejor acomodo del carbón que se vierte en las bodegas formando una montaña.

Los barcos que transportan minerales también se consideran de carga y, después de los petroleros, son los de mayor tamaño; desplazan hasta 250 mil toneladas y su principal característica es la facilidad con que se hace su descarga, teniendo sistemas que han llegado hasta la sorprendente velocidad de 20 mil toneladas por hora.

http://html.rincondelvago.com/transporte-del-carbon.html 12/07/12

Almacenamiento del carbón

El almacenamiento del carbón es un aspecto importante por varios motivos. El carbón se almacena en grandes cantidades y durante periodos largos debido a su uso industrial. Los grandes almacenamientos de carbón se llaman parques y se suelen situar al aire libre, estando por ello expuestos a las inclemencias meteorológicas, influyendo en las propiedades del carbón.

El tamaño que vaya a tener el parque va a depender de:

  • Situación geográfica del mismo (proximidad de la fuente productora del carbón

  • Medio de transporte utilizado

  • Clima (este factor también puede afectar al transporte

  • Proceso de producción y fabricación al que se destina, debido a las puntas de demanda que pueda presentar el proceso para el que es necesario el carbón.

Condiciones óptima para el almacenamiento del carbón

  • Lugar: El suelo debe estar bien nivelado, firme, sin grietas y bien drenado

  • Tamaño y forma: Cuanto más bajo sea el rango, más baja deberá ser la pila, más pequeña y con menor proporción de finos. Se debe evitar la separación natural por tamaños gruesos, para que de esta forma no se formen los ‘tiros’.

  • Humedad: No apilar carbón húmedo con seco

  • Procedencia: Los carbones de distinta procedencia se deben apilar separadamente

  • Ventilación: Se deben tener pilas poco profundas con salida de gases. Siapisonamos se evita el paso del aire.

  • Temperatura: Las pilas deben ser poco profundas, y se deben poner termómetros cada pocos metros para poder controlar subidas locales de temperatura

  • Calor: Se debe tener cuidado con el calor ambiental y con el calor que se vaya desprendiendo.

http://www.textoscientificos.com/energia/combustibles/almacenamiento-carbon 12/07/12

DISPONIBILIDAD.

El carbón vegetal es el combustible obtenido de la destilación destructiva de la madera en ausencia de oxígeno, en las carboneras. En algunos casos, puede sustituir al coque en los procesos siderúrgicos y ser consumido en la industria; y en el sector residencial, para cocción. El consumo del carbón de leña está vinculado a las áreas urbanas y semiurbanas.

Al contrario de la leña, el carbón es un energético comercial con un mercado mucho mejor organizado desde la producción hasta el consumo final. El carbón vegetal tiene usos complementarios, por lo general se utiliza por falta de leña o gas natural. La producción de carbón vegetal está en manos de pequeños productores agrícolas y significó, en el 2009, 470.000 toneladas, de las cuales el 43% fue exportado.

http://www.giz-programapy.org/Library/libros/bajar/libroenergia.pdf 12/07/12

COSTO INTERNACIONAL

PRECIOS FOB DE EXPORTACIÓN DE CARBÓN

1. Antracitas

2. Hullas Térmicas

3. Demás Hullas (Metalurgico)

4. Coque y Semicoque

Us$/Ton

Us$/Ton

Us$/Ton

Us$/Ton

 1984

79,5

46,94

55,25

73,17

 1985

36,98

38,69

44,78

111,29

 1986

84,37

37,84

35,88

99,52

 1987

92,9

30,22

34,41

96,49

 1988

32,14

29,33

29,29

83,74

 1989

28

25,29

71,65

92,61

 1990

100

39,76

40,67

64,35

 1991

165,55

38,1

38,18

78,51

 1992

107,97

37,27

37,66

57,38

 1993

149,75

31,43

34,68

69,92

 1994

102,75

29,57

27,63

75,88

 1995

117,96

32,25

29,35

69,62

 1996

79,5

34,09

30,5

74,08

 1997

113,14

34,46

30

78,99

 1998

93,33

30,9

28

89,33

 1999

94,7

27,86

28,19

91,66

 2000

50,94

26,06

23,78

79,81

 2001

78,93

30,68

23,4

74,6

 2002

76,12

30,66

30

76,48

 2003

78,01

27,6

22,54

77,36

 2004

91,41

35,11

33,41

111,61

 2005

100,3

45,16

60,93

151,19

 2006

107,05

46,37

72,97

128,83

 2007

116,65

48,42

68,27

133,88

 2008

121,5

74,28

126,97

191,54

 2009

108,46

76,95

102,37

194,37

 2010

159,85

77,31

125,84

291,44

 2011

261,72

96,77

189,59

357,28

 2012

359,65

99,27

178,98

309,5

Exportaciones paraguayas de

Carbón vegetal

Variables

2008

2009

Valor (USD)

40.082.767

38.053.531

Volumen (ton.)

426.280

210.215

Precio (USD/ton.)

94,03

181,02

CONCLUSIÓN

Una industria de carbón vegetal puede ofrecer, tanto a las grandes como a las

pequeñas industrias, una alternativa al uso de los combustibles fósiles, y este

carbón es, en realidad, el combustible preferido por algunas industrias rurales de

pequeña escala. Mezclándolo con la piedra caliza se obtiene, por combustión, cal

viva, y puede también utilizarse como combustible pulverizado para producir

cemento; con una tonelada, aproximadamente, de carbón vegetal, se obtienen

cuatro toneladas de cemento Portland como mineral combustible, puede ser

quemado económicamente para producir energía calórica destinada a propósitos

industriales o para uso doméstico. Otros importantes usos del carbón los

encontramos en la calefacción, en la fabricación

de cemento, papel, vidrios, textiles, insecticidas, pinturas, perfumes, explosivos,

fertilizantes, gasolina, etc., pudiéndose decir que existe una especie de

petroquímica a base de esta valiosa materia prima.

ANEXOS