5.1 Usos y tipos
El combustible se clasifica según su estado y su modo de obtención. Por su estado.
1) Sólidos
2) Gaseosos.
3) Líquidos.
Por su modo de obtención:
a) Naturales; se obtienen de la naturaleza en la forma que se usan
b) Artificiales: sufren ciertas transformaciones antes de emplearse.
Combustibles sólidos.
Carbón.
Del carbón se originó a partir de los restos en descomposición interrumpida de los árboles, arbustos. Helechos, musgos, lianas y otras formas de vida vegetal, que florecieron en lodazales y pantanos enormes, hace muchos millones de años, durante periodos prolongados de clima húmedo y tropical y precipitaciones pluviales abundantes.
El precursor del carbón fue la turba, que se formó mediante la acción bacteriana y química sobre los desechos de plantas. Las acciones subsiguientes del calor, la presión y otros fenómenos físicos transformaron la turba para convertirla en las diversas clases de carbón que se conocen en la actualidad.
Debido a los diversos grados de cambios metafóricos durante este proceso, el carbón no es una substancia uniforme; no hay dos carbones que sean iguales en ningún aspecto.
Coque.
Coque es el material infusible, sólido y celular que queda después de la carbonización del carbón, alquitrán, residuos de petróleo y varios otros materiales carbonáceos. Las variedades del Coque, aparte del carbón, se identifican, en general, agregándole una palabra para indicar su origen, por ejemplo, Coque de petróleo. Para indicar el proceso mediante el cual se fabrica un coque, se utiliza también un adjetivo, por ejemplo, coque de horno.
Coque de alta temperatura (900 a 1150°C).
Este es el de uso más común, cerca del 20% del carbón bituminoso total que se
consume se produce para consumir coque de alta temperatura con fines de aplicación metalúrgica. Cerca del 99% de este tipo de coque se hace en hornos de recuperación del tipo de ranura y el resto en panales y otros tipos de hornos. Los altos hornos utilizan cerca del 90% de la producción y el resto va a fundidoras y plantas de gas.
Coque de fundición.
Este coque tiene requisitos diferentes a los de altos hornos. El contenido de material volátil no debe exceder 2.0%, el azufre, 0.7%, las cenizas,12%,y el tamaño debe exceder 3 in.
Coque de temperatura baja y media (500 a 750°C).
Los coques de este tipo no se producen actualmente en una escala significativa. Sin embargo, existe interés en la carbonización a baja temperatura, no sólo como una fuente de hidrocarburos líquidos, sino también de gases, para complementar los recursos del petróleo y el gas natural.
Coque de petróleo y de alquitrán.
El coque de alquitrán se hace de alquitrán, y el de petróleo se hace de sus residuos durante su refinación. El coque de alquitrán tiene aproximadamente 1% de materias volátiles, 1% de cenizas y menos de 0.5% de azufre, sobre la base corriente (como llega).
Hay dos tipos de coque de petróleo: el dilatado y el de fluido. Puesto que contienen las impurezas del petróleo crudo original, su contenido de azufre suele ser alto y puede haber cantidades apreciables de sales de vanadio. Los intervalos de composición y propiedades son las siguientes:
Coque inferior.
El coque inferior carbón pirolizado es el residuo no fusible ni aglomerado del tratamiento térmico de materiales carbonáceos sólidos. Los coques inferiores de carbón se obtienen como residuos o un coproducto de los procesos de carbonización a baja temperatura y de procesos que se están desarrollando para convertir el carbón en combustibles líquidos y gaseosos y productos químicos.
Estos coques tienen un poder calorífico importante. La cantidad net de coque inferior de un proceso de conversión varía mucho; en algunos casos pude representar el 30 y 55% del peso del carbón alimentado; entre otros, no se produce coque inferior neto o de exceso, o sea que todo el rendimiento de ese coque se consume como combustible en la planta.
Los valores contenidos de materia volátil, de azufre y los poderes caloríficos de los coques inferiores son más bajos y el contenido de cenizas más alto que en el carbón original.
Madera.
Los poderes caloríficos superiores de 20004×10 3 J/Kg de madera dura en estufa y 20930×10 3 J/Kg de madera suave seca en estufa. Estos valores son suficientemente exactos para la mayor parte de los propósitos de ingeniería.
Turba
La turba es materia vegetal parcialmente descompuesta que se acumula bajo el agua o en lugares muy saturados de humedad. Es precursor del carbón, pero no está clasificada como tal. La turba se vende como turba de musgo o musgo de turba y se emplea para aplicaciones de horticultura y agricultura.
Existe un interés creciente respecto a su empleo como combustible en ciertas localidades. Aunque hay mucha variación respecto a los análisis de este material, una turba de alto grado tiene un porcentaje típico de 90% de agua, 3% de carbón fijo, 5% de material volátil, 1.5% de cenizas, y 0.1% de azufre. El poder calorífico de material libre de humedad es aproximadamente 20930×10 3 J/Kg (9000 Btu/Ib.).
Carbón vegetal.
El carbón vegetal es el residuo que queda después de la destilación destructiva de
la madera. Absorbe humedad con facilidad y contiene a veces hasta 10 y 15 % de
agua. Además, suele tener aproximadamente de 2-3% de cenizas y de 0.5-1% de
hidrógeno.
El poder calorífico del carbón vegetal es de aproximadamente de 27912×10 3 J/Kg a
30238×10 3 J/Kg (12000 a 13000 Btu/lb).
Cortezas de curtiduría.
Son los residuos que quedan después de que se utilizan las cortezas en operaciones de curtidos. Contienen por lo común de 60-70% de agua y un poder calorífico de 5815×10 3 J/Kg a 6978×10 3 J/Kg (2500 a 3000 Btu/lb).
Bagazo.
Es el residuo sólido que queda cuando se tritura la caña de azúcar mediante rodillos de presión. Suele contener de 40 a 50% de agua. El gabazo seco tiene un poder calorífico de 18608×10 3 a 20934×10 3 J/Kg (8000 a 3000 Btu/lb).
Otros desechos sólidos y biomasa.
Las cantidades grandes y crecientes de desechos sólidos generados per cápita son una de las características más importantes de las sociedades ricas. Sobre la base libre de humedad, la composición de los diferentes desechos es sorprendentemente uniforme; pero las variaciones de tamaño y humedad
provocan dificultades importantes para la eliminación eficiente y económica.
Mezcla de carbón –aceite (COM).
El COM es un método para aumentar el abastecimiento de combustible nacional y reducir las importaciones de aceite. La característica más atractiva del concepto COM es que existe la tecnología para la producción y quema de carbón y aceite; este producto puede quemarse en muchos calentadores o quemadores ya existentes sin que se requieran grandes modificaciones.
Combustibles líquidos derivados del petróleo.
Los principales combustibles líquidos derivados del petróleo se obtienen mediante la destilación fraccionada del petróleo crudo (una mezcla de hidrocarburos y derivados de hidrocarburos que se encuentra en el intervalo del metano hasta compuestos bituminosos pesados).
Desde un cuarto y hasta la mitad de las moléculas del petróleo crudo pueden contener átomos de azufre y, algunas contienen nitrógeno, oxígeno, vanadio, níquel o arsénico.
Algunas fracciones escogidas se pueden someter a la desulfurización, la hidrogenación, descomposición térmica (a un peso molecular más bajo) y otros procesos de refinación.
Combustibles líquidos derivados del petróleo.
Los principales combustibles líquidos derivados del petróleo se obtienen mediante la destilación fraccionada del petróleo crudo (una mezcla de hidrocarburos y derivados de hidrocarburos que se encuentra en el intervalo del metano hasta compuestos bituminosos pesados).
Desde un cuarto y hasta la mitad de las moléculas del petróleo crudo pueden contener átomos de azufre y, algunas contienen nitrógeno, oxígeno, vanadio, níquel o arsénico.
Algunas fracciones escogidas se pueden someter a la desulfurización, la hidrogenación, descomposición térmica (a un peso molecular más bajo) y otros procesos de refinación.
