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LA QUIMICA Y A
PRODUCCION DE ENERGIA

    M. Magdalena Galvez



         1 curso de divulgación:
   LOS AVANCES DE A QUIMICA Y SU
      IMPACTO EN A SOCIEDAD
           20 de ABRIL 2009


   El consumo de Energía ha sido
 siempre un factor determinante en
       la historia del hombre.

   El hombre ha ido aprendiendo a
 través de los milenios a utilizar las
  diferentes formas de energía para
     mejorar su calidad de vida..
Consumo de energía por habitante
         Energía consumida en forma de alimento
         E. en forma de calor para calentarse, guisar..
         E. Consumida para la agricultura
         E. Para el trasporte                         200
                                5.000
             100.000
   1.000.000 300.000            A.C.     1.400
   A.C       A.C.




El 40% del total de la energía utilizada es Energía Eléctrica.




       DEL CONSUMO DE ENERGÍA

                                         Es proporcional



      AUMENTO DE NIVEL DE VIDA
         PIB DE LOS PAÍSES
¿De donde sacamos esta energía?
     Fundamentalmente de las
           FUENTES
      NO RENOVABLES
 • COMBUSTIBLES                       CARBON
   FOSILES                            PETROLEO
Formados por la descomposición
de la materia orgánica                GAS NATURAL


 • EL URANIO PARA
   OBTENER
   ENERGIA NUCEAR




nuestro nivel de vida ahora depende de
su consumo y cuando estos se acaben
dependerá de que seamos capaces de
poner en marcha el consumo de otras
     fuentes de energía que sean
           RENOVABLES
    Solo el 6% procede de las renovables
Puesto que las fuentes de energía
 mas importantes, en orden de
         consumo son:
•   EL PETROLEO
•   EL GAS
•   EN CARBON
•   EL URANIO PARA LA E.N.


    Vamos a hablar de ellas en esta charla, citándolas en
    orden cronológico de cuando comenzaron a utilizarse




                  EL CARBÓN
       fue el primer combustible usado por el hombre
300.000 años AC
  el hombre descubre el fuego y
       utiliza así la energía
 procedente de la combustión de
    la madera y mas tarde del
               carbón




El carbón se formó en el periodo
carbonífero, cuando grandes masas
vegetales fueron sepultadas a poca
profundidad y las bacterias aerobias las
fueron descomponiendo y hasta quedar
reducidas a carbón
Tipos de CARBONES, según el contenido en C

• Lignina
• Acidos húmicos
                                   Estructura química
• Compuestos bituminosos
• Turba ( 57% de C, 6% H,
  37% otros)
• Lignito ( 72% de C, 5%
  H,
• Hulla ( 87% de C, 5% H,
• Antracita ( 96% de C, 2%
  H,



        COMBUSTION
    MATERIA ORGANICA + 02
       C02+ H2O + calor
          Dióxido de C
                • Con el fuego y quemando madera y
                  carbón el hombre primitivo obtenía
                  energía para calentarse, cocinar sus
                  alimentos o iluminarse
Hasta el siglo XX el carbón, en todos los distintos
 tipos en que se presenta, ha sido la principal y
    prácticamente la única fuente de energía.




      En 1767 James Watt inventa y
     construye la máquina de vapor.
En la máquina de vapor
El calor de la combustión hace hervir el agua
de la caldera y se produce

vapor a presión      pistón        biela.


   ENERGÍA CALORIFICA



   ENERGÍA MECANICA




   Stephenson fue capaz de acoplar la
 máquina de vapor a un sistema móvil y
 después de varios intentos diseñó la
 primera locomotora,( The rocket) que
   funcionó por primera vez en 1829.
“ The Rocket ( El cohete)   1829.




 Esta locomotora sirvió de modelo
para futuros desarrollos y dio paso
          al ferrocarril.
En la segunda mitad del siglo XIX la máquina
de vapor se adueñó del mundo civilizado.



  La máquina de vapor CON LA REACCION
      DE COMBUSTION DEL CARBON
 suministró la energía motriz que necesitaba la
              revolución industrial
   y que entrañó la entrada en la modernidad.
LA REVOLUCIÓN IDUSTRIAL DEL SIGLO
     XIX UTILIZO TAMBIEN OTROS
         MATRIALES BASICOS:


  El Carbón (para la combustion)
  El Coque ( producido en la
                    pirogenación de la hulla )
   El mineral de hierro, que se
  reducía con coque, para su
  trasformación en acero

   Desde 1800 y hasta la segunda guerra mundial el
           carbón ha sido imprescindible

• No solo en forma de energía calorifica
• En forma de coque para la producción del acero
• Para trasformarlo en el gas del alumbrado “ gas
  ciudad” que se obtenía por la pirogenación de la
  hulla
• Hasta hace 20 años los faroles de las calles de
  Madrid y las cocinas de las casas estaban
  alimentados por el gas que producía la fabrica de
  Manoteras


ENERGÍA CALORIFICA Y                 LUMINOSA
Materia prima para la síntesis de
         productos químicos
• A finales del XIX calentando el carbón
       C + Ca O               C2 Ca
• 1912- Se consigue con este compuesto el
  “milagro” de la fijación del Nitrógeno
  atmosférico
     C2 Ca + N          CN2 Ca
  lo que permite disponer de compuestos baratos
  capaces de ser utilizados como fertilizantes
  nitrogenados de síntesis
• Se consigue también a partir del carbón la
  síntesis del A. Nítrico, Urea, EXPLOSIVOS etc.
• CARBOQUIMICA




  A finales del siglo XIX comenzaron a
    usarse otros combustibles Fósiles
EL PETROLEO y
 el GAS NATURAL
     y lentamente

 LA CARBOQUÍMICA

LA PETROLEOQUÍMICA




  EL PETRÓLEO
C



                             YACIMIENTO


                            YACIMIENTO

             Bajo el mar
Se producen hidrocarburos




                                  ALQUITRAN




 El petróleo ha sido un maravilloso
 regalo que los habitantes del siglo
       XX hemos encontrado
  prácticamente intacto a pesar de
 que se formó ...hace 50 millones de
                 años
El petróleo nos ha traído
        ENERGIA Y prosperidad.
     Pero...solo los países que tenían
    una infraestructura química capaz
    de explotarlo,, han alcanzado esta
                prosperidad




                 Un ciudadano de:

• EE. UU consume .................7 l de petróleo/ día
• Un europeo ..........................4 l de petróleo/ día
• Uno de la Antigua URSS......1,5 l de petróleo/ día
• Uno del resto del mundo.......0,7 l de petróleo/ día
La reacción de combustión de todos los
  hidrocarburos es exotérmica y produce
          gran cantidad de calor

        CH3-CH3 +3 ½ 02

2CO2 + 3H20 + 373 kcal/mol
         EL PETROLEO ES UNA
    FANTASTICA FUENTE DE ENEGIA




 ¿Porqué no comienza a explotarse
 industrialmente hasta el siglo XIX
 si se conocía desde la antigüedad
 Pez- calafatear los barcos
( Factor desencadenante)-las primeras leyes que
    restringen la captura de ballenas a los balleneros y el
          alto precio que alcanza el aceite de ballena
    • Aceites sustitutivos
    • QUEROSENO
    • 1859- La Séneca Oil encarga a Edwin
      Drake la búsqueda de petróleo para
      producir queroseno en el “Oil
              Creek” ( Pennsylvannia)




•27 de Agosto 1859-
Brota petróleo de un
pozo perforando a 21 m
de profundidad
El coronel Edwin Drake
junto al histórico primer
pozo en Titusville
( Pensylvania)
• 1870-Aspecto del
  “Oil Creek”
  (Pensilvania)




      El petróleo se vendia en toneladas o barriles
                 1b= 158,9 l. = 144 Kg

 1 tonelada= 7 barriles
• 1876-; se patenta el motor de explosión y se ve que
  funciona de forma optima con GASOLINA

• 1892- Se patenta también el motor Diesel que
  funciona con combustible derivado del petróleo.

• 1900- Comienza EE,UU la Industria masiva de
  automóviles con los primeros coches utilitarios
• “LA FIEBRE DEL ORO NEGRO”




 1928- ESSO patenta la obtención del
Isopropanol primer producto químico
 que se sintetiza a partir del petróleo

  1933- Se sintetiza el polietileno y
 muchos más abriéndose el fabuloso
             camino de
    LA PETROLEOQUÍMICA
La química nos ha proporcionado
 los medios para separar entre si
los hidrocarburos que contiene el
petróleo y trasformarlos en más
de 100.000 compuestos químicos
   que se utilizan para.......todo
    Resulta difícil imaginar un
            mundo sin



• Sin gasolina
• Sin gas-oil
• ¿Y DONDE o butano TODO ESTO ?
   Sin propano SE SACA
• Sin plásticos
EN LAS REFINERIAS A PARTIR DEL
• Sin fibras    PETROLEO
• Sin detergentes
• Sin caucho etc...
lo mismo que hablamos de la edad del
bronce, la edad hierro... Al siglo XX y
     XXI bien podría llamársele

 “LA EDAD DEL PETRÓLEO”

  Y digo, solo a estos siglos porque el
  petróleo es un bien finito


RESERVAS DE PETRÓLEO EN EL MUNDO
           Total 191 miles de millones de tep
         consumo anual 3.900 millones de tep

       Reservas / Consumo = 47 años
       Fuente B P Statistical Review of W. E.2007
                                        ASIA Y OCEANIA
                                                         A. DEL NORTE
                                             4%
       RESTO DE ORIENTE                                      6%
                                                                  AMERICA CENTRAL Y
               MEDIO                                                    DEL SUR
                11%             AFRICA
                                                                          9%
                                   7%
                                                                        EUROPA
      KUWAIT
                                                                         2%
        9%

                                                                  ANTIGUA UNION
                                                                    SOVIETICA
      IRAK                                                               6%

      11%

                 EMIRATOS ARABES                                  ARABIA
                       UNIDOS                                     SAUDÍ
                         9%
                                                                   26%
Estas son las reservas actuales pero
    ¿Que ocurrirá en el próximo futuro?




    Duración de las reservas mundiales de crudo


                                     90
Teniendo en
cuenta la
relación
Reservas /                 39
Producción                                27
                  14            22             15
 Nº de años            8
 que duraran
 las reservas
LA EXPLOTACION DEL
         PETROLEO




Primer equipo
de destilación




                   Horno




PENSILVANIA 1860
Las refinerías de hoy son grandes complejo industriales
  que funcionan ininterrupidmente las 24 horas y donde se
trata el crudo, aprovechándolo todo, para poder obtener sus
       componentes, alrededor de unos 1000 diferentes
Unidades fundamentales en
     una Refinería de petróleo


                   Unidades de
                   destilacion
           Fluid
 Central   cooking
 termoeléctrica
                                                 Tanques de
                                                 almacenamien
                                                 to de crudo de
Control remoto                                   petróleo
planta               Laboratorio
                     y Oficinas          atraque de petroleros
                        El petróleo llega hirviendo a la base de la
                       columna y sus vapores van ascendiendo por
            GLP
                            ella perdiendo calor a medida que
            20º
                                        ascienden,
        Gasolina
        100º           La separación se basa en en la diferencia de
          Nafta         puntos de ebullición de los componentes.
        Queroseno       La primera opera a presión atmosférica.
        250º
       Gas-oil
        300º
                       Crudo a
                       350º- 400º



        Fuel-oil
       Asfaltos
Los líquidos salen de las bandejas a través de unos tubos el
petróleo crudo caliente sigue entrando por la base de la
columna sin que sea necesario parar el proceso




    Torre de fraccionamiento
     Que funciona de forma
            continua
Las operaciones fundamentales
       de una refinería, además de la
        destilación fraccionada, son

                 • Craking
                 • Reforma
                 • Depuración


     Unidades fundamentales en
     una Refinería de petróleo

                   Unidades de Cracking
                   termico y catalítico
            Unidades de
            destilacion
       Fluid
entral
       cooking
rmica




Control remoto
plata             Laboratorio
                  y Oficinas       atraque de petroleros
CON EL CRAKING
    se consigue cortar las cadenas mas
   largas en hidrocarburos cortos de mayor demanda
   Hidrocarburo 11C

CH3- CH2- CH2- CH2- CH2- CH2- CH2- CH2-CH2- CH2- CH2-

               9C                              2C




     En general, la ruptura de un hidrocarburo
da lugar a una nueva parafina más corta y una
olefina.
Cl2H 26 ⎯→ C10H22 + CH2         CH2 + Q cal
Unidades fundamentales en
     una Refinería de petróleo

             Unidad de                   Purificación d
             polimerización              etileno , propi

         Fluid                                Reforma
entral   cooking                              catalítico
rmica

                                       Tanques de
                                       almacenamien
                                       to de crudo de
Control remoto                         petróleo
plata              Laboratorio
                   y Oficinas    atraque de petroleros



        Si las fibras acrílicas que consumimos
        actualmente en el mundo tuvieran que
    producirse a partir de la lana necesitaríamos un
                       rebaño de
          6 MIL MILLONES DE OVEJAS
Un viaje en coche Madrid- Ferrol ó...
                           etanodiol
                                             21 camisas
                                             poliester
             ETILENO
                            polietileno      330m plástico pa
                                             invernadero
                          policloro-eteno      160m de
  88L de
                                               manguera
gasolina
             PROPENO        polipropeno     30 rollos de cable
                         propeno-nitrilo     6 mantas

            BUTADIENO               3 neumáticos de coche
                                    17 neumáticos de biciclet
             COPROLACTAMA              500 pares de medias
                                       de nylón

  Todos estos productos nos sirven para
     aumentar nuestro nivel de vida

Pero lo malo es que para muchos países
  nuestro desarrollo esta ligado a un
       producto que no tenemos
Y nuestra prosperidad, depende del precio
        que nos quieran cobrar por el
El coste de extracción de un barril de crudo
  ( 158,9 l ) oscila entre 0,25 -0,5 $ / barril,
pero su precio de venta depende no solo de
 los márgenes comerciales sino también de
              la situación política




                                            2ª CRISIS
                                            1978 Caída
                                            del Sha de
                                            Persia guerra
                             1º CRISIS      Iran- Irak
                             1971- 1º
                             Guerra Arabe
                             - Israaelí         34 $
                             1973- Guerra
                             del Yon -
                             Kippur
                                        14 $
                                     11 $

                                  3$
Las oscilaciones de los precios
 del barril de crudo han marcado las
 crisis económicas en los países de la
      OCDE durante el siglo XX




  HAY QUE GUARDAR EL PETROLEO QUE
                      QUEDA
   PARA SU UTILIZACION MAS NOBLE LA
    SINTESIS DE PRODUCTOS QUIMICOS
 Y ADEMAS PARA ESO HACE HACE FALTA
                       POCO
   todas las fibras y plásticos que utilizamos se
producen con el 7 % del petróleo que consumimos

Y DEJAR DE UTILIZARLO PARA TODO LO
      QUE PUEDE SUSITUIRSELE
            POR EJEMPLO
 PARA PRODUCIR ENRGÍA ELECTRICA
Quemar para petróleo para
  producir energía es como:

“ES COMO QUEMAR PARA
    CALENTARNOS...

 BILLETES DE BANCO”




    EL GAS NATURAL
¿Qué es el gas natural?

                                             El gas natural es una
                                             mezcla de
                                             hidrocarburos gaseosos,
                                             con metano como
                                             componente
                                             predominante,




          Historia del uso del gas natural
Descubrimiento y primeras aplicaciones

2.000- a. de C.                   Primeros descubrimientos en la región de
                                  (Azerbaiyan)
900 a. de C.                      Empleado en China

1821-----------Primera aplicación comercial del gas natural en
                New York (EE.UU). Se distribuye a los
                hogares a través de conducciones para
                iluminación y cocinar.
Hasta principios del Siglo XX Empleo localizado
                              alrededor del
                              yacimiento
EL PROBLEMA DEL TRASPORTE DEL
 GAS NATURAL NO SE SOLUCIONA
 HASTA MEDIADOS DEL SIGLO XX

A partirde 1930 con la comercialización del
acero inoxidable es posible la construcción de
canalizaciones subterráneas de tubos de acero
por donde circula el gas recomprimido cada
80 Kms-----
Gaseoducto de Siberia 6000k
gaseoductos submarinos


      Transporte---Red de gaseoductos en Europa




 Fuente: The European Union of the Natural Gas Industry (EUROGAS, www.eurogas.org)
Las dos tecnicas que hecho posible su
   gran comercialización actual :
           Los gaseoductos
        La LICUEFACCIÓN
 Se inició en Chicago en 1917
 Se patenta en 1944
 , Mediante esta técnica se reduce el volumen del
   gas natural 600 veces,
 Resulta así el gas natural licuado (GNL)




   El GNL se transporta en grandes barcos
     metaneros

      El primer flete de un metanero fue el del
     Metane Pioner, barco británico que realizó
     la travesía Argelia-Inglaterra en 1964

     El GNL supone un 4% del consumo
     mundial total de GN
Infraestructura básica gasista actual
                                                                       Capacidad de entrada de GN
                                                                       9,2 Bcm/ año   6 plantas de
                             Avilés Gijón
                                            Bilbao     Gaviota                          regasificación
                                        Santander
A Coruña                    Oviedo
                          Lugo                 Vitoria
                                                                   Lacq
                                                                                        de GNL con
                      Ponferrada      León                    Pamplona
     Pontevedra                         Burgos                       Serrablo
                        Ourense
            Vigo
                  Tui              Palencia        Logroño
                                                         Soria
                                                                     Huesca
                                                                        Monzón          una capacidad
                                                                                         Girona
                   Braga Zamora
                                                            Zaragoza     Lleida

                                                                              Barcelona de 52 Bcm/
                                        Valladolid
          Oporto
                        Salamanca Segovia
                    Viseu                                                     Tarragona
                          Guarda                    Guadalajara
      Figueira    Coimbra
                 Leiria
                                         Madrid          Teruel
                                                                             Tivissa
                                                                                        año
                                       Toledo           Cuenca
                               Cáceres
                                                           Albacete
                                                                        Sagunto
                                                                      Valencia       Palma de Mallorca
     Lisboa       Badajoz     Almendralejo Ciudad Real
       Setúbal
                                                                     Alicante                            Gasoducto en operación
     Sines                                               Murcia
                              Córdoba
                   Palancares Sevilla          Jaén Lorca                                                Gasoducto en proyecto*
                                                                                                         Entrada de gas al sistema
             Poseidón
                             Marismas
                                        Málaga
                                                 Granada
                                                           Cartagena                                     Planta de regasificación
          Huelva                      Estepona
                                               Motril
                                                                            Argel                        Planta de regasificación
                                     Algeciras
                                                        Orán                                             en proyecto*
                                                                        ARGELIA
                                                           El Aricha                                     Yacimiento de gas natural
                             Rabat                                                                       Almacenamiento
                                                                           Hassi R’Mel
                                        Capacidad de entrada de
                                     MARRUECOS
                                                                                                         subterráneo de gas natural

                                        GN12 Bcm/ año
    *Según Informe Marco Comisión Nacional de la Energía




     •El gasoducto MAGREB-EUROPA, atraviesa parte de
     Argelia ,el norte de Marruecos y el estrecho de Gibraltar,
     tiene cerca de 1.400kilómetros de longitud y conecta
     yacimientos argelinos con la red española de gasoductos ,en
     Córdoba
Infraestructura básica gasista actual
                                                                       Capacidad de entrada de GN
                                                                       9,2 Bcm/ año   6 plantas de
                             Avilés Gijón
                                            Bilbao     Gaviota                          regasificación
                                        Santander
A Coruña                    Oviedo
                          Lugo                 Vitoria
                                                                   Lacq
                                                                                        de GNL con
                      Ponferrada      León                    Pamplona
     Pontevedra                         Burgos                       Serrablo
                        Ourense
            Vigo
                  Tui              Palencia        Logroño
                                                         Soria
                                                                     Huesca
                                                                        Monzón          una capacidad
                                                                                         Girona
                   Braga Zamora
                                                            Zaragoza     Lleida

                                                                              Barcelona de 52 Bcm/
                                        Valladolid
          Oporto
                        Salamanca Segovia
                    Viseu                                                     Tarragona
                          Guarda                    Guadalajara
      Figueira    Coimbra
                 Leiria
                                         Madrid          Teruel
                                                                             Tivissa
                                                                                        año
                                       Toledo           Cuenca
                               Cáceres
                                                           Albacete
                                                                        Sagunto
                                                                      Valencia       Palma de Mallorca
     Lisboa       Badajoz     Almendralejo Ciudad Real
       Setúbal
                                                                     Alicante                            Gasoducto en operación
     Sines                                               Murcia
                              Córdoba
                   Palancares Sevilla          Jaén Lorca                                                Gasoducto en proyecto*
                                                                                                         Entrada de gas al sistema
             Poseidón
                             Marismas
                                        Málaga
                                                 Granada
                                                           Cartagena                                     Planta de regasificación
          Huelva                      Estepona
                                               Motril
                                                                            Argel                        Planta de regasificación
                                     Algeciras
                                                        Orán                                             en proyecto*
                                                                        ARGELIA
                                                           El Aricha                                     Yacimiento de gas natural
                             Rabat                                                                       Almacenamiento
                                                                           Hassi R’Mel
                                        Capacidad de entrada de
                                     MARRUECOS
                                                                                                         subterráneo de gas natural

                                        GN12 Bcm/ año
    *Según Informe Marco Comisión Nacional de la Energía



                   Situación del gas natural en el Mundo
Reservas probadas de gas natural 1.800 millones tep
  Fuente B.P. SATATISTICAL Review of World Energy, junio 2007




                                                                 40,01                       600,30
                 70,36
                                                                            720,84

                                                                 140,42
                                                                                                         140,23
                                   60,91

                                                        Consumo anual 2.586 millones tep

Al ritmo de consumo actual habrá gas para unos 70 años
RELACIÓN RESERVAS/PRODUCCIÓN DE GAS
        EN EL MUNDO EN AÑOS.
                                          ORIENTE MEDIO+100
                          VENEZUELA+100           +
  100
                                                         90,2
   90
                                   71,6
   80
   70                                       62,2
                                                      57,8
   60
                                                                       43,8
   50
   40                     16,1
                   25,1
   30
   20
   10
   0 MEJICO   24
                                           RESTO ANTIGUA        77,9
                                          UNION SOVIETICA
                     10
                                                78,2




 Cuando quemamos combustibles
             fósiles
      No creamos energía,
           únicamente
    trasformamos la energía
  que hay almacenada en ellos
      en energía calorífica,
  pero con un bajo rendimiento
• En el siglo XX EL HOMBRE ha descubierto
   otra forma de producir energía
 • Aprovechando la energía del núcleo de los
   átomos
 • ENERGIA NUCLEAR




       En 1939 Otto Hanh y Lise Meiner
     bombardearon el átomo de Uranio con
neutrones lentos y observaron que este átomo se
                     rompe en dos átomos mas
                      pequeños

                      EN UN PROCESO QUE
                       ELLOS LLAMARON
                      FISION NUCLEAR
•   Al revisar la masa
•   de los productos
•    resultantes
•    observaron que era
•   ligeramente
•    inferior a la masa del
•   átomo inicial
•   y sugirieron que esa masa
•    podría haberse
•    trasformado
•   en ENERGIA
De acuerdo con esta reacción cuando se destruye
una pequeña masa nuclear se crea una gran
cantidad de energía como si dispusiéramos de la


               Lámpara de Aladino




Esta pastilla de U enriquecido de 6 g.
Puede producir por fisión nuclear una E que
Una pastilla de uranio de
                 6 g U al 3,8% de U-235
                 equivale a la energía que
                      proporcionan

 565 litros de                                     810 Kilos
   petróleo                                        de carbón

              480 metros cúbicos de gas
                      natural
Y es suficiente para producir toda la energía
eléctrica que necesita una familia de 4 miembros
durante 6 meses



    La fisión nuclear es posible solo en
     algunos átomos pesados como el

            Uranio y el Plutonio,

    pero solo son fisionables algunos de
               sus isótopos.
   El isótopo del plutonio fisionable es Pu-239,

   no se encuentra en la naturaleza y aunque podemos
   sintetizarlo resulta muy caro y difícil
En la naturaleza se encuentran dos
 isótopos del uranio fisionables

 el uranio-235,
 el uranio-234
  :




  ¿ Y DONDE ENCONTRAMOS ESOS
           ISOTOPOS?

Forman parte del Uranio natural que se
formó, en el big-bang que dio lugar a
nuestro planeta hace 4.500 millones de
años
Se formaron 3 isótopos del uranio
los tres átomos por ser uranio tienen:
92 electrones en la corteza
92 protones positivos en el nucleo

 U-238                 U-235                 U-234

                     92-- -PROTONES -----PROTONES
                                  92
 92 -PROTONES
146-NEUTRONES
                    143-NEUTRONES 142--NEUTRONES


 92+146= 238           92+143= 235            92+142= 234



  El uranio natural que encontramos en
   nuestras minas contiene los 3 isótopos


     • U-238..........................99,283 %
     • U-235........................... 0,711 %
     • U-234............................0,006 %
Y de con esta composición no es
    fisionable, pero podemos
           trasformarlo


          en fisionable
   enriqueciéndolo en U –235
    hasta un mínimo del 3%



 El enriquecimiento se hace por
         métodos físicos
• Se trasforma primero el uranio sólido en el
  único compuesto gaseoso de uranio que
  existe el F6 U

• Se hace pasar a través de una serie de
  membranas porosas que dejan pasar mas
  moléculas el U-235 ( mas pequeño y van
  frenado progresivamente el U-238)
El Uranio natural enriquecido en
 un mínimo del 3% en U-235

   YA ES FISIONABLE

   Y SU FISION PUEDE
  PRODUCIR UNA GRAN
 CANTIDAD DE ENERGIA


Pero para poder aprovechar esa
gran energía producida tenemos
      que ser capaces de


  Poder controlar la reacción
   en cadena que se produce
Sr- 90


U-235                    +2N
  NEUTRON
               Cs-137

        90 + 137 = 227

                FISIÓN NUCLEAR
               ENERGÍA = masa . C2


                 El 2 de Diciembre de 1942

     Enrico Fermi, Leo Silar y sus colaboradores
    consiguieron controlar la reacción en cadena,
introduciendo en los reactores unas barras de grafito
            que absorbían los neutrones y
            paraban la reacción en cadena
      haciendo así posible producción de energía
           controlada por fisión del U-235
Barra de cadmio




Nace así el primer reactor nuclear

     Los primeros reactores
  comerciales se construyeron :
• 1954.......OBSM ( Rusia). Los rusos llegan al
      conocimiento de esta tecnología por el espionaje
  del matrimonio Rosemberg.
• 1955......CALDER HALL ( U.K.)
• 1956......SHIPPING PORT ( EE. UU)

  Hoy el uso de la energía nuclear está muy
  extendido en los países industrializados
• Existen 439 centrales nucleares
 • Funcionando en 41 países




La fisión del uranio
 enriquecido          CCNN           E.ELECTRICA
libera E. NUCLEAR




  Con esta energía se obtiene, en la CN
        vapor de agua a presión

                    una turbina

     que mueve un rotor que produce

                energía eléctrica
ESQUEMA SIMPLIFICADO DE UNA CENTRAL
            ELECTRICA

      Agua que cae a presión

                 TURBINA




                     ROTOR
     Vapor de agua a presión
       Necesitamos algo que mueva la turbina
       que es la encargada de mover el rotor del
       generador y producir la corriente eléctrica.

CENTRAL HIDROELECTRICA


La turbina se mueve por la energía suministrada por un
salto de agua
LA TURBINA
        también puede moverse por
      VAPOR DE AGUA A PRESION
                producido

• La combustión del CARBON
• La combustión del fuel del PETRÓLEO
• La combustión del GAS NATURAL

• LA FISION DEL URANIO ENRIQUECIDO
         CENTRAL NUCLEAR




        Una CN necesita como
            combustible
    Uranio enriquecido en U-235
Ciclo del Combustible nuclear




1Primera etapa de Minería y Concentración del
Uranio.
Se extrae el mineral y se separa el Uranio que
contiene. Y se eliminan las impurezas
Una vez obtenido el elemento
   combustible se lleva a la central nuclear
      para producir energía eléctrica




El combustible nuclear se
introduce en el interior de una
vasija herméticamente cerrada
y allí se comienza la reacción
nuclear que puede pararse
cuado se desee introduciendo
las barras de control
.
PWR
CENTRAL CON TORRES DE
     REFRIGERACION




CENTRAL NUCLEAR CON
TORRES DE REFRIGERACION
El Uranio es hoy la materia prima de la
       que se obtiene el 18% de la energía
               eléctrica del mundo

•   En España el 20 %, - -------8 centrales nucleares
•   En Francia el 80%- -------50 centrales nucleares
•   En Alemania el 32,25%---17 centrales nucleares
•   En U.K el 28,8%-----------19 centrales nucleares
•   En Japón el 36,1%---------55 centrales nucleares
•   En USA--------------------104 centrales nucleares



CENTRALES NUCLEARES EN ESPAÑA


Las 8 CN produjeron durante 2008 un 20% de la
  producción total de electricidad en España. .
CENTRALES NUCLEARES
    VENTAJAS    INCONVENIENTES
• No producen CO2                           • Los residuos
                                              radiactivos
• Con una pequeña cantidad de
  combustible se puede generar una
  gran cantidad de energía

• Hay gran cantidad de reservas de
  uranio en países de la OCDE y la
  utilización de estas reservas puede ser
  la única solución para economizar el
  petróleo cuando se termine o se ponga
  tan caro que no nos resulte posible
  utilizar



     El funcionamiento de las centrales
  nucleares hace que se evite la emisión a
  la atmósfera de 2.000 millones de t. de
     CO2 cada año, lo que equivale a la
       producida por todo el parque
          automovilístico europeo.
  Solo en España, los ocho
  reactores nucleares evitan cada año la emisión
  de 60 millones de toneladas de CO2
  equivale a lo que emiten el 75% de los vehículos
Paises con los mayores depósitos
La Energía         nuclear de•uranio
                           Reactores nucleares operativos




 Los mayores depósitos de uranio se encuentran en Canadá, USA,
 Brasil, Rusia, Australia y el Sur de África.
 Las reservas de uranio pueden durar 300 años


       LOS RESIDUOS DE LAS
            CENTRALES
COMBUSTIBLE GASTADO                             RESIDUOS
    En una central de carbón
2-3 millones
de t/ño
COMBUSTIBLE
 GASTADADO                                    Alrededor de 7 millones
                                              de t de residuos gaseosos
                                              CO2, SO2 y 150.000-
                                              200.000t de sólidos
   COMBUSTIBLE
                                                       1t de residuos
 GASTADO En una CN                                     sólidos de alta
25 t de                                                actividad que
U/año                                                  serán solidificados
                                                       y guardados e
                                                       depósitos seguros




                                         Contenido,Varios
GUANTES, ROPAS, RECPIENTES               milicurios/litro
Procedentes de hospitales, laboratorios de investigación etc



          Contenido,Varios
          curios/litro




                                         Contenido,Varios
                                         cientos de curios/litro
Gestión de Residuos
                      . Los de media y baja
                      actividad se inmovilizan
                      en cemento y se envasan
                      en barriles y se aíslan
                      del entorno humano
                      garantizando que no
                      exista riesgo radiológico
                      indebido para las
                      personas ni para el
                      medio ambiente



                       ENRESA
ALTERNATIVAS AL
                    USO DEL PETRÓLEO
                     Y DEL del gas natural

     combustibles agotables              Se buscan otras fuentes



Fuentes energéticas en uso
                                  Fuentes en investigación
       Energía nuclear
      Energía geotérmica
         Energía solar                        HIDRÓGENO
        Energía eólica                          FUSIÓN
     Energía hidroeléctrica
           Biomasa
Conclusiónes
      Es necesario utilizar fuentes alternativas para
  satisfacer la cada vez más grande demanda energética,
  de forma que estas supongan el mínimo impacto sobre
  el medio ambiente..


       La energía nuclear es una alternativa viable a los
  combustibles fósiles, ya que las centrales nucleares no
  emiten gases contaminantes, siendo una energía
  respetuosa con el medio ambiente, aparte de ser una de
  las fuentes de producción de energía más rentables.




  Conclusiónes


      La energía nuclear supone un suministro de
   electricidad seguro que aporta diversidad en el
   suministro energético y reduce la dependencia
   de los combustibles fósiles a países fuera de la
   OCDE y a la arbitrariedad de sus precios
Contribuyamos todos a crear
una conciencia colectiva que,
    por encima de etnias y
   nacionalidades, procure
   aprovechar los múltiples
 recursos de nuestro planeta
  en bien de la humanidad.

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LA QUIMICA Y LA PRODUCCION DE ENERGIA

  • 1. LA QUIMICA Y A PRODUCCION DE ENERGIA M. Magdalena Galvez 1 curso de divulgación: LOS AVANCES DE A QUIMICA Y SU IMPACTO EN A SOCIEDAD 20 de ABRIL 2009 El consumo de Energía ha sido siempre un factor determinante en la historia del hombre. El hombre ha ido aprendiendo a través de los milenios a utilizar las diferentes formas de energía para mejorar su calidad de vida..
  • 2. Consumo de energía por habitante Energía consumida en forma de alimento E. en forma de calor para calentarse, guisar.. E. Consumida para la agricultura E. Para el trasporte 200 5.000 100.000 1.000.000 300.000 A.C. 1.400 A.C A.C. El 40% del total de la energía utilizada es Energía Eléctrica. DEL CONSUMO DE ENERGÍA Es proporcional AUMENTO DE NIVEL DE VIDA PIB DE LOS PAÍSES
  • 3. ¿De donde sacamos esta energía? Fundamentalmente de las FUENTES NO RENOVABLES • COMBUSTIBLES CARBON FOSILES PETROLEO Formados por la descomposición de la materia orgánica GAS NATURAL • EL URANIO PARA OBTENER ENERGIA NUCEAR nuestro nivel de vida ahora depende de su consumo y cuando estos se acaben dependerá de que seamos capaces de poner en marcha el consumo de otras fuentes de energía que sean RENOVABLES Solo el 6% procede de las renovables
  • 4. Puesto que las fuentes de energía mas importantes, en orden de consumo son: • EL PETROLEO • EL GAS • EN CARBON • EL URANIO PARA LA E.N. Vamos a hablar de ellas en esta charla, citándolas en orden cronológico de cuando comenzaron a utilizarse EL CARBÓN fue el primer combustible usado por el hombre
  • 5. 300.000 años AC el hombre descubre el fuego y utiliza así la energía procedente de la combustión de la madera y mas tarde del carbón El carbón se formó en el periodo carbonífero, cuando grandes masas vegetales fueron sepultadas a poca profundidad y las bacterias aerobias las fueron descomponiendo y hasta quedar reducidas a carbón
  • 6. Tipos de CARBONES, según el contenido en C • Lignina • Acidos húmicos Estructura química • Compuestos bituminosos • Turba ( 57% de C, 6% H, 37% otros) • Lignito ( 72% de C, 5% H, • Hulla ( 87% de C, 5% H, • Antracita ( 96% de C, 2% H, COMBUSTION MATERIA ORGANICA + 02 C02+ H2O + calor Dióxido de C • Con el fuego y quemando madera y carbón el hombre primitivo obtenía energía para calentarse, cocinar sus alimentos o iluminarse
  • 7. Hasta el siglo XX el carbón, en todos los distintos tipos en que se presenta, ha sido la principal y prácticamente la única fuente de energía. En 1767 James Watt inventa y construye la máquina de vapor.
  • 8. En la máquina de vapor El calor de la combustión hace hervir el agua de la caldera y se produce vapor a presión pistón biela. ENERGÍA CALORIFICA ENERGÍA MECANICA Stephenson fue capaz de acoplar la máquina de vapor a un sistema móvil y después de varios intentos diseñó la primera locomotora,( The rocket) que funcionó por primera vez en 1829.
  • 9. “ The Rocket ( El cohete) 1829. Esta locomotora sirvió de modelo para futuros desarrollos y dio paso al ferrocarril.
  • 10. En la segunda mitad del siglo XIX la máquina de vapor se adueñó del mundo civilizado. La máquina de vapor CON LA REACCION DE COMBUSTION DEL CARBON suministró la energía motriz que necesitaba la revolución industrial y que entrañó la entrada en la modernidad.
  • 11. LA REVOLUCIÓN IDUSTRIAL DEL SIGLO XIX UTILIZO TAMBIEN OTROS MATRIALES BASICOS: El Carbón (para la combustion) El Coque ( producido en la pirogenación de la hulla ) El mineral de hierro, que se reducía con coque, para su trasformación en acero Desde 1800 y hasta la segunda guerra mundial el carbón ha sido imprescindible • No solo en forma de energía calorifica • En forma de coque para la producción del acero • Para trasformarlo en el gas del alumbrado “ gas ciudad” que se obtenía por la pirogenación de la hulla • Hasta hace 20 años los faroles de las calles de Madrid y las cocinas de las casas estaban alimentados por el gas que producía la fabrica de Manoteras ENERGÍA CALORIFICA Y LUMINOSA
  • 12. Materia prima para la síntesis de productos químicos • A finales del XIX calentando el carbón C + Ca O C2 Ca • 1912- Se consigue con este compuesto el “milagro” de la fijación del Nitrógeno atmosférico C2 Ca + N CN2 Ca lo que permite disponer de compuestos baratos capaces de ser utilizados como fertilizantes nitrogenados de síntesis • Se consigue también a partir del carbón la síntesis del A. Nítrico, Urea, EXPLOSIVOS etc. • CARBOQUIMICA A finales del siglo XIX comenzaron a usarse otros combustibles Fósiles
  • 13. EL PETROLEO y el GAS NATURAL y lentamente LA CARBOQUÍMICA LA PETROLEOQUÍMICA EL PETRÓLEO
  • 14. C YACIMIENTO YACIMIENTO Bajo el mar Se producen hidrocarburos ALQUITRAN El petróleo ha sido un maravilloso regalo que los habitantes del siglo XX hemos encontrado prácticamente intacto a pesar de que se formó ...hace 50 millones de años
  • 15. El petróleo nos ha traído ENERGIA Y prosperidad. Pero...solo los países que tenían una infraestructura química capaz de explotarlo,, han alcanzado esta prosperidad Un ciudadano de: • EE. UU consume .................7 l de petróleo/ día • Un europeo ..........................4 l de petróleo/ día • Uno de la Antigua URSS......1,5 l de petróleo/ día • Uno del resto del mundo.......0,7 l de petróleo/ día
  • 16. La reacción de combustión de todos los hidrocarburos es exotérmica y produce gran cantidad de calor CH3-CH3 +3 ½ 02 2CO2 + 3H20 + 373 kcal/mol EL PETROLEO ES UNA FANTASTICA FUENTE DE ENEGIA ¿Porqué no comienza a explotarse industrialmente hasta el siglo XIX si se conocía desde la antigüedad Pez- calafatear los barcos
  • 17. ( Factor desencadenante)-las primeras leyes que restringen la captura de ballenas a los balleneros y el alto precio que alcanza el aceite de ballena • Aceites sustitutivos • QUEROSENO • 1859- La Séneca Oil encarga a Edwin Drake la búsqueda de petróleo para producir queroseno en el “Oil Creek” ( Pennsylvannia) •27 de Agosto 1859- Brota petróleo de un pozo perforando a 21 m de profundidad El coronel Edwin Drake junto al histórico primer pozo en Titusville ( Pensylvania)
  • 18. • 1870-Aspecto del “Oil Creek” (Pensilvania) El petróleo se vendia en toneladas o barriles 1b= 158,9 l. = 144 Kg 1 tonelada= 7 barriles
  • 19. • 1876-; se patenta el motor de explosión y se ve que funciona de forma optima con GASOLINA • 1892- Se patenta también el motor Diesel que funciona con combustible derivado del petróleo. • 1900- Comienza EE,UU la Industria masiva de automóviles con los primeros coches utilitarios • “LA FIEBRE DEL ORO NEGRO” 1928- ESSO patenta la obtención del Isopropanol primer producto químico que se sintetiza a partir del petróleo 1933- Se sintetiza el polietileno y muchos más abriéndose el fabuloso camino de LA PETROLEOQUÍMICA
  • 20. La química nos ha proporcionado los medios para separar entre si los hidrocarburos que contiene el petróleo y trasformarlos en más de 100.000 compuestos químicos que se utilizan para.......todo Resulta difícil imaginar un mundo sin • Sin gasolina • Sin gas-oil • ¿Y DONDE o butano TODO ESTO ? Sin propano SE SACA • Sin plásticos EN LAS REFINERIAS A PARTIR DEL • Sin fibras PETROLEO • Sin detergentes • Sin caucho etc...
  • 21. lo mismo que hablamos de la edad del bronce, la edad hierro... Al siglo XX y XXI bien podría llamársele “LA EDAD DEL PETRÓLEO” Y digo, solo a estos siglos porque el petróleo es un bien finito RESERVAS DE PETRÓLEO EN EL MUNDO Total 191 miles de millones de tep consumo anual 3.900 millones de tep Reservas / Consumo = 47 años Fuente B P Statistical Review of W. E.2007 ASIA Y OCEANIA A. DEL NORTE 4% RESTO DE ORIENTE 6% AMERICA CENTRAL Y MEDIO DEL SUR 11% AFRICA 9% 7% EUROPA KUWAIT 2% 9% ANTIGUA UNION SOVIETICA IRAK 6% 11% EMIRATOS ARABES ARABIA UNIDOS SAUDÍ 9% 26%
  • 22. Estas son las reservas actuales pero ¿Que ocurrirá en el próximo futuro? Duración de las reservas mundiales de crudo 90 Teniendo en cuenta la relación Reservas / 39 Producción 27 14 22 15 Nº de años 8 que duraran las reservas
  • 23. LA EXPLOTACION DEL PETROLEO Primer equipo de destilación Horno PENSILVANIA 1860
  • 24. Las refinerías de hoy son grandes complejo industriales que funcionan ininterrupidmente las 24 horas y donde se trata el crudo, aprovechándolo todo, para poder obtener sus componentes, alrededor de unos 1000 diferentes
  • 25. Unidades fundamentales en una Refinería de petróleo Unidades de destilacion Fluid Central cooking termoeléctrica Tanques de almacenamien to de crudo de Control remoto petróleo planta Laboratorio y Oficinas atraque de petroleros El petróleo llega hirviendo a la base de la columna y sus vapores van ascendiendo por GLP ella perdiendo calor a medida que 20º ascienden, Gasolina 100º La separación se basa en en la diferencia de Nafta puntos de ebullición de los componentes. Queroseno La primera opera a presión atmosférica. 250º Gas-oil 300º Crudo a 350º- 400º Fuel-oil Asfaltos
  • 26. Los líquidos salen de las bandejas a través de unos tubos el petróleo crudo caliente sigue entrando por la base de la columna sin que sea necesario parar el proceso Torre de fraccionamiento Que funciona de forma continua
  • 27. Las operaciones fundamentales de una refinería, además de la destilación fraccionada, son • Craking • Reforma • Depuración Unidades fundamentales en una Refinería de petróleo Unidades de Cracking termico y catalítico Unidades de destilacion Fluid entral cooking rmica Control remoto plata Laboratorio y Oficinas atraque de petroleros
  • 28. CON EL CRAKING se consigue cortar las cadenas mas largas en hidrocarburos cortos de mayor demanda Hidrocarburo 11C CH3- CH2- CH2- CH2- CH2- CH2- CH2- CH2-CH2- CH2- CH2- 9C 2C En general, la ruptura de un hidrocarburo da lugar a una nueva parafina más corta y una olefina. Cl2H 26 ⎯→ C10H22 + CH2 CH2 + Q cal
  • 29. Unidades fundamentales en una Refinería de petróleo Unidad de Purificación d polimerización etileno , propi Fluid Reforma entral cooking catalítico rmica Tanques de almacenamien to de crudo de Control remoto petróleo plata Laboratorio y Oficinas atraque de petroleros Si las fibras acrílicas que consumimos actualmente en el mundo tuvieran que producirse a partir de la lana necesitaríamos un rebaño de 6 MIL MILLONES DE OVEJAS
  • 30. Un viaje en coche Madrid- Ferrol ó... etanodiol 21 camisas poliester ETILENO polietileno 330m plástico pa invernadero policloro-eteno 160m de 88L de manguera gasolina PROPENO polipropeno 30 rollos de cable propeno-nitrilo 6 mantas BUTADIENO 3 neumáticos de coche 17 neumáticos de biciclet COPROLACTAMA 500 pares de medias de nylón Todos estos productos nos sirven para aumentar nuestro nivel de vida Pero lo malo es que para muchos países nuestro desarrollo esta ligado a un producto que no tenemos Y nuestra prosperidad, depende del precio que nos quieran cobrar por el
  • 31. El coste de extracción de un barril de crudo ( 158,9 l ) oscila entre 0,25 -0,5 $ / barril, pero su precio de venta depende no solo de los márgenes comerciales sino también de la situación política 2ª CRISIS 1978 Caída del Sha de Persia guerra 1º CRISIS Iran- Irak 1971- 1º Guerra Arabe - Israaelí 34 $ 1973- Guerra del Yon - Kippur 14 $ 11 $ 3$
  • 32. Las oscilaciones de los precios del barril de crudo han marcado las crisis económicas en los países de la OCDE durante el siglo XX HAY QUE GUARDAR EL PETROLEO QUE QUEDA PARA SU UTILIZACION MAS NOBLE LA SINTESIS DE PRODUCTOS QUIMICOS Y ADEMAS PARA ESO HACE HACE FALTA POCO todas las fibras y plásticos que utilizamos se producen con el 7 % del petróleo que consumimos Y DEJAR DE UTILIZARLO PARA TODO LO QUE PUEDE SUSITUIRSELE POR EJEMPLO PARA PRODUCIR ENRGÍA ELECTRICA
  • 33. Quemar para petróleo para producir energía es como: “ES COMO QUEMAR PARA CALENTARNOS... BILLETES DE BANCO” EL GAS NATURAL
  • 34. ¿Qué es el gas natural? El gas natural es una mezcla de hidrocarburos gaseosos, con metano como componente predominante, Historia del uso del gas natural Descubrimiento y primeras aplicaciones 2.000- a. de C. Primeros descubrimientos en la región de (Azerbaiyan) 900 a. de C. Empleado en China 1821-----------Primera aplicación comercial del gas natural en New York (EE.UU). Se distribuye a los hogares a través de conducciones para iluminación y cocinar. Hasta principios del Siglo XX Empleo localizado alrededor del yacimiento
  • 35. EL PROBLEMA DEL TRASPORTE DEL GAS NATURAL NO SE SOLUCIONA HASTA MEDIADOS DEL SIGLO XX A partirde 1930 con la comercialización del acero inoxidable es posible la construcción de canalizaciones subterráneas de tubos de acero por donde circula el gas recomprimido cada 80 Kms----- Gaseoducto de Siberia 6000k gaseoductos submarinos Transporte---Red de gaseoductos en Europa Fuente: The European Union of the Natural Gas Industry (EUROGAS, www.eurogas.org)
  • 36. Las dos tecnicas que hecho posible su gran comercialización actual : Los gaseoductos La LICUEFACCIÓN Se inició en Chicago en 1917 Se patenta en 1944 , Mediante esta técnica se reduce el volumen del gas natural 600 veces, Resulta así el gas natural licuado (GNL) El GNL se transporta en grandes barcos metaneros El primer flete de un metanero fue el del Metane Pioner, barco británico que realizó la travesía Argelia-Inglaterra en 1964 El GNL supone un 4% del consumo mundial total de GN
  • 37.
  • 38. Infraestructura básica gasista actual Capacidad de entrada de GN 9,2 Bcm/ año 6 plantas de Avilés Gijón Bilbao Gaviota regasificación Santander A Coruña Oviedo Lugo Vitoria Lacq de GNL con Ponferrada León Pamplona Pontevedra Burgos Serrablo Ourense Vigo Tui Palencia Logroño Soria Huesca Monzón una capacidad Girona Braga Zamora Zaragoza Lleida Barcelona de 52 Bcm/ Valladolid Oporto Salamanca Segovia Viseu Tarragona Guarda Guadalajara Figueira Coimbra Leiria Madrid Teruel Tivissa año Toledo Cuenca Cáceres Albacete Sagunto Valencia Palma de Mallorca Lisboa Badajoz Almendralejo Ciudad Real Setúbal Alicante Gasoducto en operación Sines Murcia Córdoba Palancares Sevilla Jaén Lorca Gasoducto en proyecto* Entrada de gas al sistema Poseidón Marismas Málaga Granada Cartagena Planta de regasificación Huelva Estepona Motril Argel Planta de regasificación Algeciras Orán en proyecto* ARGELIA El Aricha Yacimiento de gas natural Rabat Almacenamiento Hassi R’Mel Capacidad de entrada de MARRUECOS subterráneo de gas natural GN12 Bcm/ año *Según Informe Marco Comisión Nacional de la Energía •El gasoducto MAGREB-EUROPA, atraviesa parte de Argelia ,el norte de Marruecos y el estrecho de Gibraltar, tiene cerca de 1.400kilómetros de longitud y conecta yacimientos argelinos con la red española de gasoductos ,en Córdoba
  • 39. Infraestructura básica gasista actual Capacidad de entrada de GN 9,2 Bcm/ año 6 plantas de Avilés Gijón Bilbao Gaviota regasificación Santander A Coruña Oviedo Lugo Vitoria Lacq de GNL con Ponferrada León Pamplona Pontevedra Burgos Serrablo Ourense Vigo Tui Palencia Logroño Soria Huesca Monzón una capacidad Girona Braga Zamora Zaragoza Lleida Barcelona de 52 Bcm/ Valladolid Oporto Salamanca Segovia Viseu Tarragona Guarda Guadalajara Figueira Coimbra Leiria Madrid Teruel Tivissa año Toledo Cuenca Cáceres Albacete Sagunto Valencia Palma de Mallorca Lisboa Badajoz Almendralejo Ciudad Real Setúbal Alicante Gasoducto en operación Sines Murcia Córdoba Palancares Sevilla Jaén Lorca Gasoducto en proyecto* Entrada de gas al sistema Poseidón Marismas Málaga Granada Cartagena Planta de regasificación Huelva Estepona Motril Argel Planta de regasificación Algeciras Orán en proyecto* ARGELIA El Aricha Yacimiento de gas natural Rabat Almacenamiento Hassi R’Mel Capacidad de entrada de MARRUECOS subterráneo de gas natural GN12 Bcm/ año *Según Informe Marco Comisión Nacional de la Energía Situación del gas natural en el Mundo Reservas probadas de gas natural 1.800 millones tep Fuente B.P. SATATISTICAL Review of World Energy, junio 2007 40,01 600,30 70,36 720,84 140,42 140,23 60,91 Consumo anual 2.586 millones tep Al ritmo de consumo actual habrá gas para unos 70 años
  • 40. RELACIÓN RESERVAS/PRODUCCIÓN DE GAS EN EL MUNDO EN AÑOS. ORIENTE MEDIO+100 VENEZUELA+100 + 100 90,2 90 71,6 80 70 62,2 57,8 60 43,8 50 40 16,1 25,1 30 20 10 0 MEJICO 24 RESTO ANTIGUA 77,9 UNION SOVIETICA 10 78,2 Cuando quemamos combustibles fósiles No creamos energía, únicamente trasformamos la energía que hay almacenada en ellos en energía calorífica, pero con un bajo rendimiento
  • 41. • En el siglo XX EL HOMBRE ha descubierto otra forma de producir energía • Aprovechando la energía del núcleo de los átomos • ENERGIA NUCLEAR En 1939 Otto Hanh y Lise Meiner bombardearon el átomo de Uranio con neutrones lentos y observaron que este átomo se rompe en dos átomos mas pequeños EN UN PROCESO QUE ELLOS LLAMARON FISION NUCLEAR
  • 42. Al revisar la masa • de los productos • resultantes • observaron que era • ligeramente • inferior a la masa del • átomo inicial • y sugirieron que esa masa • podría haberse • trasformado • en ENERGIA
  • 43. De acuerdo con esta reacción cuando se destruye una pequeña masa nuclear se crea una gran cantidad de energía como si dispusiéramos de la Lámpara de Aladino Esta pastilla de U enriquecido de 6 g. Puede producir por fisión nuclear una E que
  • 44. Una pastilla de uranio de 6 g U al 3,8% de U-235 equivale a la energía que proporcionan 565 litros de 810 Kilos petróleo de carbón 480 metros cúbicos de gas natural Y es suficiente para producir toda la energía eléctrica que necesita una familia de 4 miembros durante 6 meses La fisión nuclear es posible solo en algunos átomos pesados como el Uranio y el Plutonio, pero solo son fisionables algunos de sus isótopos. El isótopo del plutonio fisionable es Pu-239, no se encuentra en la naturaleza y aunque podemos sintetizarlo resulta muy caro y difícil
  • 45. En la naturaleza se encuentran dos isótopos del uranio fisionables el uranio-235, el uranio-234 : ¿ Y DONDE ENCONTRAMOS ESOS ISOTOPOS? Forman parte del Uranio natural que se formó, en el big-bang que dio lugar a nuestro planeta hace 4.500 millones de años Se formaron 3 isótopos del uranio
  • 46. los tres átomos por ser uranio tienen: 92 electrones en la corteza 92 protones positivos en el nucleo U-238 U-235 U-234 92-- -PROTONES -----PROTONES 92 92 -PROTONES 146-NEUTRONES 143-NEUTRONES 142--NEUTRONES 92+146= 238 92+143= 235 92+142= 234 El uranio natural que encontramos en nuestras minas contiene los 3 isótopos • U-238..........................99,283 % • U-235........................... 0,711 % • U-234............................0,006 %
  • 47. Y de con esta composición no es fisionable, pero podemos trasformarlo en fisionable enriqueciéndolo en U –235 hasta un mínimo del 3% El enriquecimiento se hace por métodos físicos • Se trasforma primero el uranio sólido en el único compuesto gaseoso de uranio que existe el F6 U • Se hace pasar a través de una serie de membranas porosas que dejan pasar mas moléculas el U-235 ( mas pequeño y van frenado progresivamente el U-238)
  • 48. El Uranio natural enriquecido en un mínimo del 3% en U-235 YA ES FISIONABLE Y SU FISION PUEDE PRODUCIR UNA GRAN CANTIDAD DE ENERGIA Pero para poder aprovechar esa gran energía producida tenemos que ser capaces de Poder controlar la reacción en cadena que se produce
  • 49. Sr- 90 U-235 +2N NEUTRON Cs-137 90 + 137 = 227 FISIÓN NUCLEAR ENERGÍA = masa . C2 El 2 de Diciembre de 1942 Enrico Fermi, Leo Silar y sus colaboradores consiguieron controlar la reacción en cadena, introduciendo en los reactores unas barras de grafito que absorbían los neutrones y paraban la reacción en cadena haciendo así posible producción de energía controlada por fisión del U-235
  • 50. Barra de cadmio Nace así el primer reactor nuclear Los primeros reactores comerciales se construyeron : • 1954.......OBSM ( Rusia). Los rusos llegan al conocimiento de esta tecnología por el espionaje del matrimonio Rosemberg. • 1955......CALDER HALL ( U.K.) • 1956......SHIPPING PORT ( EE. UU) Hoy el uso de la energía nuclear está muy extendido en los países industrializados
  • 51. • Existen 439 centrales nucleares • Funcionando en 41 países La fisión del uranio enriquecido CCNN E.ELECTRICA libera E. NUCLEAR Con esta energía se obtiene, en la CN vapor de agua a presión una turbina que mueve un rotor que produce energía eléctrica
  • 52. ESQUEMA SIMPLIFICADO DE UNA CENTRAL ELECTRICA Agua que cae a presión TURBINA ROTOR Vapor de agua a presión Necesitamos algo que mueva la turbina que es la encargada de mover el rotor del generador y producir la corriente eléctrica. CENTRAL HIDROELECTRICA La turbina se mueve por la energía suministrada por un salto de agua
  • 53. LA TURBINA también puede moverse por VAPOR DE AGUA A PRESION producido • La combustión del CARBON • La combustión del fuel del PETRÓLEO • La combustión del GAS NATURAL • LA FISION DEL URANIO ENRIQUECIDO CENTRAL NUCLEAR Una CN necesita como combustible Uranio enriquecido en U-235
  • 54. Ciclo del Combustible nuclear 1Primera etapa de Minería y Concentración del Uranio. Se extrae el mineral y se separa el Uranio que contiene. Y se eliminan las impurezas
  • 55.
  • 56. Una vez obtenido el elemento combustible se lleva a la central nuclear para producir energía eléctrica El combustible nuclear se introduce en el interior de una vasija herméticamente cerrada y allí se comienza la reacción nuclear que puede pararse cuado se desee introduciendo las barras de control .
  • 57. PWR
  • 58. CENTRAL CON TORRES DE REFRIGERACION CENTRAL NUCLEAR CON TORRES DE REFRIGERACION
  • 59. El Uranio es hoy la materia prima de la que se obtiene el 18% de la energía eléctrica del mundo • En España el 20 %, - -------8 centrales nucleares • En Francia el 80%- -------50 centrales nucleares • En Alemania el 32,25%---17 centrales nucleares • En U.K el 28,8%-----------19 centrales nucleares • En Japón el 36,1%---------55 centrales nucleares • En USA--------------------104 centrales nucleares CENTRALES NUCLEARES EN ESPAÑA Las 8 CN produjeron durante 2008 un 20% de la producción total de electricidad en España. .
  • 60. CENTRALES NUCLEARES VENTAJAS INCONVENIENTES • No producen CO2 • Los residuos radiactivos • Con una pequeña cantidad de combustible se puede generar una gran cantidad de energía • Hay gran cantidad de reservas de uranio en países de la OCDE y la utilización de estas reservas puede ser la única solución para economizar el petróleo cuando se termine o se ponga tan caro que no nos resulte posible utilizar El funcionamiento de las centrales nucleares hace que se evite la emisión a la atmósfera de 2.000 millones de t. de CO2 cada año, lo que equivale a la producida por todo el parque automovilístico europeo. Solo en España, los ocho reactores nucleares evitan cada año la emisión de 60 millones de toneladas de CO2 equivale a lo que emiten el 75% de los vehículos
  • 61.
  • 62. Paises con los mayores depósitos La Energía nuclear de•uranio Reactores nucleares operativos Los mayores depósitos de uranio se encuentran en Canadá, USA, Brasil, Rusia, Australia y el Sur de África. Las reservas de uranio pueden durar 300 años LOS RESIDUOS DE LAS CENTRALES
  • 63. COMBUSTIBLE GASTADO RESIDUOS En una central de carbón 2-3 millones de t/ño COMBUSTIBLE GASTADADO Alrededor de 7 millones de t de residuos gaseosos CO2, SO2 y 150.000- 200.000t de sólidos COMBUSTIBLE 1t de residuos GASTADO En una CN sólidos de alta 25 t de actividad que U/año serán solidificados y guardados e depósitos seguros Contenido,Varios GUANTES, ROPAS, RECPIENTES milicurios/litro Procedentes de hospitales, laboratorios de investigación etc Contenido,Varios curios/litro Contenido,Varios cientos de curios/litro
  • 64. Gestión de Residuos . Los de media y baja actividad se inmovilizan en cemento y se envasan en barriles y se aíslan del entorno humano garantizando que no exista riesgo radiológico indebido para las personas ni para el medio ambiente ENRESA
  • 65. ALTERNATIVAS AL USO DEL PETRÓLEO Y DEL del gas natural combustibles agotables Se buscan otras fuentes Fuentes energéticas en uso Fuentes en investigación Energía nuclear Energía geotérmica Energía solar HIDRÓGENO Energía eólica FUSIÓN Energía hidroeléctrica Biomasa
  • 66. Conclusiónes Es necesario utilizar fuentes alternativas para satisfacer la cada vez más grande demanda energética, de forma que estas supongan el mínimo impacto sobre el medio ambiente.. La energía nuclear es una alternativa viable a los combustibles fósiles, ya que las centrales nucleares no emiten gases contaminantes, siendo una energía respetuosa con el medio ambiente, aparte de ser una de las fuentes de producción de energía más rentables. Conclusiónes La energía nuclear supone un suministro de electricidad seguro que aporta diversidad en el suministro energético y reduce la dependencia de los combustibles fósiles a países fuera de la OCDE y a la arbitrariedad de sus precios
  • 67. Contribuyamos todos a crear una conciencia colectiva que, por encima de etnias y nacionalidades, procure aprovechar los múltiples recursos de nuestro planeta en bien de la humanidad.