9. Hidrocarburos y fuentes de energía
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Los hidrocarburos se utilizan como fuentes de energía, obtenida mediante reacciones de combustión. Se trata de reacciones exotérmicas, y la energía desprendida en forma de calor se puede utilizar directamente, como sucede en los quemadores de gas que se usan para cocinar, o bien se puede transformar en energía mecánica en los motores de los automóviles o en energía eléctrica en las centrales térmicas.
En las reacciones de combustión de los compuestos del carbono reacciona un compuesto del carbono, que es el combustible, con oxígeno, formándose dióxido de carbono y agua. Además, se desprende una muy apreciable cantidad de energía en forma de calor, por lo que se trata de una reacción exotérmica.
Por ejemplo, al quemar 1 kg de butano se desprende una cantidad de energía en forma de calor que podría elevar 10,9 ºC la temperatura de 1000 litros de agua.
En la imagen tienes ajustada la reacción de combustión del etano y su representación a escala de partículas.
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El principal problema que tienen los combustibles tradicionales como el carbón y los derivados del petróleo es que la cantidad que hay en la Tierra es limitada: son fuentes de energía no renovables. Como la necesidad de energía se va incrementando año a año debido a la mejora de la calidad de vida y al desarrollo de países muy poblados (India y China fundamentalmente), es necesario desarrollar otras fuentes de energía que no se basan en la combustión, tales como la eólica (España es una potencia mundial en este sector), la fotovoltaica, la hidraúlica, etc.
AV - Reflexión
El poder calorífico de los combustibles
Fíjate en la tabla siguiente, en la que se detalla el poder calorífico de diferentes combustibles en kJ/g (el julio, J, es la unidad de energía del SI).
| Combustible |
Poder calorífico (kJ/g) |
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| Butano |
45,6 |
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| Gasolina de 95 |
43,5 |
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| Hidrógeno |
120,0 |
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| Gas ciudad |
48,1 |
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| Metanol |
27,2 |
a) ¿Cuál es el mejor combustible teniendo en cuenta ese criterio? ¿Y el peor?
b) Desde el punto de vista de la automoción, analiza las ventajas e inconvenientes que presentan cada uno de ellos. Además del poder calorífico, ten en cuenta su estado físico y los productos obtenidos en la combustión.
En las centrales térmicas se quema un combustible como carbón, gas ciudad (el componente mayoritario es metano) o gasoil. El calor desprendido vaporiza agua, y ese vapor a alta presión hace girar una turbina, con lo que se genera corriente eléctrica.
En la simulación siguiente puedes ver el funcionamiento de una central termoeléctrica.
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Es importante que te fijes en que las centrales térmicas tiene dos tipos de chimenea: una estrecha y muy alta, y otras más anchas y de menor altura. La alta libera un penacho de humo oscuro, producido al quemarse el combustible: vapor de agua, dióxido de carbono y combustible mal quemado.
Las chimeneas anchas son torres de refrigeración, y vierten a la atmósfera el vapor de agua producido en el circuito de refrigeración del quemador. En estas centrales se consume una gran cantidad de agua, y por eso deben estar situadas cerca de ríos caudalosos.
En la imagen tienes una vista general de la central térmica de Andorra (Teruel).
Ejemplo o ejercicio resuelto
¿Por qué es tan alta la torre de la central térmica?
En la central de Andorra las torres de refrigeración tienen una altura de unos 100 m, pero la torre de humos tiene 350 m. ¿Por qué crees que es tan alta?