EL CARBON COMO COMBUSTIBLE (COAL AS A FUEL)
EL CARBÓN COMO COMBUSTIBLE (COAL AS A FUEL)
Carbón
El carbón es una mezcla de carbono, hidrogeno, oxigeno, nitrógeno, azufre, agua y cenizas, todo lo cual existía inicialmente en forma de materia vegetal y quedo enterrado en el lecho de pantanos y lagos. Debido a la acción combinada del tiempo, presión y temperatura, los vegetales se transformaron en carbón. En la naturaleza se encuentran muestras de todas las etapas del proceso, desde la estructura brillante de la antracita hasta el blando y deleznable lignito. En la estructura del carbón pueden reconocerse muchos tipos de vegetales. El carbón constituye uno de los recursos mas valiosos de la humanidad; como combustible, y como fuente de productos químicos su valor es incalculable.
Adaptado de el libro Energía Mediante Vapor, Aire o Gas SEVERNS, W.H., DEGLER, H.E., MILES, J.C.
Clasificación de carbones
La comparación de los carbones se hace mucho mejor basándose en su materia combustible, toda vez que su contenido en cenizas y humedad varia considerablemente. Debido a la naturaleza propia del carbón no puede hacerse una clasificación completamente satisfactoria, y generalmente se utilizan las siguientes subdivisiones:
Antracita: Carbón muy duro que posee un color negro lustroso brillante. No se coquifica; tiene un elevado porcentaje de carbono y menos del 8% de materias volátiles. Cuesta mucho de hacer arder, a menos de que la temperatura del hogar sea elevada y requiere un tiro intenso. La antracita arde sin llama o con llamas muy cortas y azuladas. Este carbón está muy indicado cuando es esencial una combustión sin humo.
Semiantracita: Es un carbón que se encuentra en pequeñas cantidades en varias localidades de Estados unidos y no se emplea comercialmente para producir vapor.[Recordemos que el libro es de estados unidos] . Se diferencia principalmente de la verdadera antracita en que tiene menos carbono fijo, 8% a 14% de materiales volátiles, menos lustre, y arde con llamas mas largas y luminosas.
Carbones semibituminosos: Es el carbón bituminoso de mejor calidad y arde con muy poco humo. Es más blando que la antracita, contiene de 14 a 22% de materias volátiles y tiene tendencia a romperse en trozos pequeños durante el transporte y almacenado. Esto ultimo tiene poca importancia en la producción de vapor mientras el tamaño sea uniforme.
Carbones bituminosos: son <<Blandos>>, poseen un elevado porcentaje de materias volátiles, arden con llamas largas amarillas y humeantes. Su porcentaje de materias volátiles, humedad, ceniza y azufre varia considerablemente. La diferencia principal entre los carbones bituminosos de los yacimientos orientales de los Estados unidos y los del centro de los Estados unidos estriba en sus porcentajes de materias volátiles y humedad al salir de la mina. Los carbones del este tienen del 25 al 35% de materias volátiles y del 2 al 4% de humedad. Los del Oeste tienen del 35 al 45% de materias volátiles y del 6 al 17% de humedad. El porcentaje de cenizas es variable. Un carbón con muchas cenizas es aquel que tiene mas del 10%. Los carbones bituminosos pueden ser coquificables y fritables; estos últimos no se hinchan ni se sueldan formando una sola masa al calentarlos, como acontece con los primeros.
Carbones sub-bituminosos: Se conocen algunas veces con el nombre de lignitos negros. Son carbones bituminosos de baja calidad que han perdido la estructura leñosa de los lignitos. Los carbones sub-bituminosos se desintegran cuando se exponen al aire, y requieren mucha vigilancia mientras están almacenados. su porcentaje de materias volátiles varía desde 25 hasta 45% y su contenido de humedad oscila entre 17 y 20%.
Lignitos: Los lignitos constituyen el estado de transición entre la turba y el carbón sub-bituminoso. Tienen aspecto de madera y , frecuentemente, de arcilla, junto con potencias caloríficas bajas y elevado contenido de humedad y cenizas. La humedad inicial llega hasta 30-45%, pero la pierden fácilmente exponiéndolos al aire, lo cual puede producir una rápida desintegración de este combustible. De no adoptar grandes precauciones al almacenarlos, están sujetos al riesgo de la combustión espontánea. Los lignitos como combustibles sólo tienen interés consumiéndolos en instalaciones situadas en boca de mina.
cómo quiere que los porcentajes de los varios constituyentes de los carbones varían considerablemente, es asimismo muy variable la cantidad de calor que pueden producir por unidad de peso. Esta variación queda acusada no solamente dentro del mismo yacimiento, sino también en la misma veta e incluso en la misma mina.
Impurezas del carbón
La humedad, cenizas, azufre, oxígeno y nitrógeno son impurezas del carbón. Estos cuerpos juntos o por separado tienen una marcada influencia en la aplicación de un carbón para fines determinados.
La humedad: Esta no tiene valor como combustible. Al evaporarla se produce una perdida de calor que se escapa con los productos de combustión.
Las cenizas: Estas rebajan la potencia calorífica del combustible y su extracción de los hogares(ubicación en donde se realiza la combustión) resulta costosa. Dificultan la transmisión de calor y tienden a tapar los huecos de aire del lecho de combustible, con lo cual disminuye la cantidad de carbón que puede quemarse por hora. Además las cenizas de ciertos carbones funden a temperaturas relativamente bajas formando escorias, las cuales deterioran laos revestimientos de los hogares y originan el consiguiente gasto de su extracción.
El azufre: no tiene su plena potencia calorífica si no se halla en estado libre. en forma de sulfato no tiene interés como combustible. En grandes cantidades es muy probable que forme escorias muy molestas y que los productos de su combustión corroan los metales.
El oxígeno: Esté rebaja la potencia calorífica del combustible.
El nitrógeno: Este es inerte (en términos prácticos) desde el punto de vista químico y análogamente a las cenizas disminuye la cantidad de energía disponible por tonelada de combustible
Recuperado de el libro Energía Mediante Vapor, Aire o Gas SEVERNS, W.H., DEGLER, H.E., MILES, J.C.
Nota: Contrario al punto de vista práctico en el cual consideramos al carbón como un material relativamente simplificado, desde el punto de vista químico es complejo en los siguientes sentidos:
- Con motivo de encontrarse este material depositado en la tierra por periodos de tiempo geológicos, presenta ciertos grados de minerales en este, ya sea azufre, calcio, sílice u otro elemento o compuesto de tipo mineral.
- Recordemos que este procede acorde a algunas teorías de material vegetal muy antiguo, aunque si esta no fuera su procedencia, hoy con los avances científicos se conoce que el "carbón" presenta estructuras complejas de átomos de carbono , las cuales incluyen en menor medida otros átomos comunes en química orgánica, tales como el oxígeno, el azufre, el nitrógeno, por lo anterior es posible una química basada en el carbón tales como los procesos en donde se extraen materiales tales como, alquitrán (Tar en inglés), familias de químicos aromáticos, y algunos con cierto grado de volatilidad.
A continuación presento un video en inglés (con marcado acento británico) el cual puede ser visto utilizando los subtítulos, en este se explica la importancia de la química del carbón
A continuación se relacionan algunas ilustraciones de los productos químicos ó procesos químicos relacionados a la industria del carbón
A continuación se relacionan diversas figuras e ilustraciones relativas a este tema:
link de interés:
https://www.uky.edu/KGS/coal/index.php
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