UNIVERSIDAD DE LEÓN
FUNDACIÓN UNIVERSITARIA IBEROAMERICANA
Influencia del Vapor de Agua Generado en
Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles
sobre el Calentamiento Global
Proyecto Final de Master presentado por Evilus Rada para la
obtención del título de Master en Gestión y Auditorías
Ambientales: Ingeniería y Tecnología Ambiental.
Profesor-Tutor: Ann Rodriguez
Mayo, 2012. Punto Fijo-Venezuela.
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
Ing. Evilus Rada Vilela
ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN 1
1.1. Problemática 2
1.2. Antecedentes 3
1.3. Objetivos 4
1.3.1. Objetivo General 4
1.3.2. Objetivos Específicos 4
2. LA ATMÓSFERA 5
2.1. Origen de la Atmósfera 5
2.2. Composición de la Atmósfera 5
2.3. Perfil Térmico de la Atmósfera 6
2.4. Perfil de Presión de la Atmósfera 7
2.5. Balance Energético del Planeta 8
2.5.1. Radiación Solar y Terrestre 8
2.5.2. Capacidad de Absorción de Radiación de la Atmósfera 9
2.5.2.1. Espectro de Absorción del Vapor de Agua 12
2.5.3. Balance de Energía a través de la Atmósfera y Efecto Invernadero 12
2.6. Efecto Invernadero y Calentamiento Global 16
2.7. Marco Legal sobre Emisiones de Gases de Efecto Invernadero 18
3. USO DE LOS HIDROCARBUROS COMO FUENTE DE GENERACIÓN DE ENERGÍA 19
3.1. Origen del Petróleo y Derivados del Petróleo 19
3.2. Composición de los Hidrocarburos y del Gas Natural 19
3.2.1. Composición de los Hidrocarburos Derivados del Petróleo 20
3.2.2. Composición del Gas Natural 20
3.3. Aspectos Químicos de la Combustión 21
3.3.1. Química de la Combustión 21
3.3.2. Subproductos de la Combustión 22
3.3.2.1. Vapor de Agua 22
3.3.2.2. Dióxido de Carbono (CO2) 23
3.3.2.3. Dióxido de Azufre (SO2) 23
3.3.2.4. Monóxido de Carbono (CO) 24
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3.3.2.5. Óxidos Nitrosos (NOx) 24
3.4. Consumo global de Hidrocarburos como Fuente de Energía Principal 25
3.5. Generación de Vapor de Agua durante Procesos de Combustión 29
4. EFECTOS DE LA GENERACIÓN DE VAPOR DE AGUA SOBRE LA ATMÓSFERA 31
4.1. Mecanismos de Retroalimentación Atmosférica. 31
4.1.1. Mecanismos de Retroalimentación Positiva del Vapor de Agua
en la Atmósfera. 32
4.1.2. Mecanismos de Retroalimentación Negativa del Vapor de Agua
en la Atmósfera 33
4.2. Influencia de la Generación de Vapor de Agua sobre el Ciclo Hidrológico 33
4.3. Influencia de la Generación de Vapor de Agua sobre el Calentamiento
Global 34
4.3.1. Liberación de Calor Latente a la Atmósfera asociado a los
Procesos de Condensación de Vapor de Agua. 34
4.3.1.1. Incremento de la temperatura atmosférica asociado al calor
latente de condensación. 36
4.3.2. Acumulación de calor en la atmósfera como consecuencia de la
radiación infrarroja absorbida por el vapor de agua proveniente
de los procesos de combustión. 37
4.3.2.1. Incremento de la Temperatura atmosférica asociado a la
radiación infrarroja absorbida por el vapor de agua proveniente
de los procesos de combustión. 39
4.3.3. Incremento total de la Temperatura atmosférica asociado al vapor
que se genera como subproducto de los procesos de combustión. 40
5. TECNOLOGÍAS ENERGÉTICAS ALTERNATIVAS 41
5.1. Demanda energética global.
5.1.1. Demanda global por sectores de los hidrocarburos derivados del 42
Petróleo.
5.1.2. Demanda global por sectores del gas natural. 43
5.2. Impactos Asociados a la Explotación de Hidrocarburos Fósiles 43
5.2.1. Impactos Económicos 43
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5.2.2. Impactos Ambientales 44
5.2.3. Impactos Socio-Políticos 44
5.3. Tecnologías energéticas alternativas que minimizan la generación de vapor
de agua a partir de combustibles fósiles. 44
5.3.1. Celdas de Combustible de Hidrógeno con Membrana Electrolítica
Polimérica 45
6. CONCLUSIONES 47
7. BIBLIOGRAFÍA 50
ANEXOS
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1 Ing. Evilus Rada Vilela
1. INTRODUCCIÓN
Durante la segunda fase de la Revolución Industrial surge una serie de innovaciones
tecnológicas y científicas que propician una considerable mejora tanto en las técnicas de
producción como en el sector automotriz. Este proceso de transformación industrial es
posible a raíz del consumo masivo de los hidrocarburos derivados del petróleo como fuente
de energía principal.
La obtención de energía a partir de los hidrocarburos es efectiva mediante un proceso
químico denominado combustión. En éste, las moléculas combustibles reaccionan con
oxígeno molecular en presencia de una energía de activación desprendiendo una gran
cantidad de calor a la vez que se generan subproductos como vapor de agua (H2O), dióxido
de carbono (CO2) y monóxido de carbono (CO).
Tanto el vapor de agua (H2O) como el dióxido de carbono (CO2) son componentes que se
encuentran naturalmente en la atmósfera terrestre. Éstos, en conjunto con el metano (CH4),
el ozono troposférico (O3) y el óxido nitroso (N2O) constituyen el grupo de los gases de
efecto invernadero
La importancia del efecto invernadero sobre el balance energético del planeta yace en la
formación de una capa térmica que absorbe una fracción de la radiación infrarroja
proveniente de la superficie terrestre (que a su vez ha sido calentada por la irradiación
solar) y la envía de regreso a la superficie, produciéndose así una acumulación de energía en
el sistema que garantiza una temperatura estable y apta para el desarrollo de la vida en el
planeta.
Debido a la creciente actividad industrial y al uso masivo de los combustibles derivados del
petróleo, durante los últimos 50 años se han venido incrementando de forma acelerada las
emisiones de gases de efecto invernadero. Como consecuencia, la atmósfera ha sufrido una
alteración en su composición. La integración de nuevas especies de origen antropogénico
(compuestos clorofluorocarbonados, entre otros) y el incremento en la concentración
dióxido de carbono, metano y vapor de agua introducen perturbaciones en los ciclos que
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componen la dinámica atmosférica, estableciéndose en algunos casos mecanismos de
retroalimentación que modifican considerablemente las condiciones que imperan en el
sistema Tierra-Atmósfera.
En el presente proyecto se pretenden estudiar los aspectos referentes a la generación de
vapor de agua como subproducto de los procesos de combustión y el efecto de su
generación sobre la compleja dinámica atmosférica, para evaluar así la posible contribución
de estos efectos al calentamiento global.
1.1. PROBLEMÁTICA
A raíz del consumo masivo de los derivados del petróleo como fuente de energía principal,
las emisiones atmosféricas provenientes de los procesos de combustión han generado una
serie de perturbaciones en la atmósfera. Éstas han incidido bajo diversos mecanismos sobre
el calentamiento global.
La emisión de gases de efecto invernadero de origen antropogénico le ha conferido a la
atmósfera una mayor capacidad de absorción de ondas infrarrojas. De esta manera, se ha
intensificado el efecto invernadero, trayendo como consecuencia una contribución en el
aumento de la temperatura superficial del planeta.
El vapor de agua es el gas de efecto invernadero más abundante en la atmósfera (su
concentración varía entre 1% y 3%), y sus propiedades espectroscópicas lo sitúan como el
gas con mayor capacidad de absorción de ondas infrarrojas presente en la atmósfera,
siendo responsable de aproximadamente el 70% de la absorción de radiación térmica en el
sistema Tierra-Atmósfera. Por otro lado, la condensación del vapor de agua supone la
liberación de calor latente a la atmósfera.
Considerando el acelerado incremento en el consumo de hidrocarburos derivados del
petróleo como fuente de energía principal y la generación de vapor de agua que esto
implica, se pretenden estudiar los mecanismos mediante los cuales este vapor de agua
interfiere en el balance energético del planeta y la influencia que esto puede suponer sobre
el calentamiento global.
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1.2. ANTECEDENTES
De acuerdo a la data que manejan grupos de investigación como el Intergovernmental Panel
on Climate Change (IPCC) y la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), la
temperatura de la superficie del planeta se ha elevado alrededor de 0,8 °C durante los
últimos 100 años.
A pesar de que la Tierra ha experimentado diversas fluctuaciones climáticas a lo largo de su
historia como consecuencia de procesos naturales, diversos estudios evidencian que el
aumento de la temperatura global del planeta se ha visto acelerado como respuesta a la
alteración de la composición química de la atmósfera producto de la actividad
antropogénica, específicamente debido al incremento en las emisiones de gases de efecto
invernadero. Es tal la evidencia científica que arrojan dichos estudios, que se han
establecido convenios internacionales para la regulación sobre las emisiones de gases de
efecto invernadero. En el Protocolo de Kioto se establece un acuerdo mediante el cual los
países industrializados se ven obligados a reducir las emisiones de los seis gases de efecto
invernadero generados por la actividad humana: dióxido de carbono (CO2), metano (CH4),
óxido nitroso (NO2), hidrofluorocarbonos (HFC), perfluorocarbonos (PFC) y hexafloruro de
azufre (SF6).
En 1859, el físico Irlandés John Tyndall realizó diversos estudios sobre las capacidades de
absorción y emisión de radiación de los gases. Sus experimentos utilizaron la espectroscopía
como método para determinar la capacidad de absorción y transmisión de calor de algunos
gases presentes en la atmósfera. A partir de los resultados arrojados por sus experimentos,
Tyndall pudo determinar que el vapor de agua es el constituyente atmosférico que posee el
mayor potencial de absorción de radiación infrarroja.
En el Cuarto Reporte de Evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el
Cambio Climático (IPCC) denominado “Cambio Climático 2007” se expone: “El vapor de
agua es el gas de efecto invernadero más abundante y más importante en la atmósfera. Sin
embargo, la actividad humana sólo tiene una pequeña influencia directa sobre la cantidad
de vapor de agua atmosférico. Indirectamente, los humanos tienen el potencial de afectar
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sustancialmente la cantidad de vapor de agua por medio del cambio climático. Por ejemplo,
una atmosfera más cálida contiene más vapor de agua. Las actividades humanas también
ejercen influencia sobre el vapor de agua a través de las emisiones de metano (CH4), ya que
el metano es sometido a una destrucción química en la estratósfera, produciéndose así una
pequeña cantidad de vapor de agua”.
1.3. OBJETIVOS
1.3.1. OBJETIVO GENERAL
Evaluar la influencia que ejerce el vapor de agua generado en procesos de combustión de
hidrocarburos derivados del petróleo sobre el calentamiento global.
1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Estudiar los aspectos físicos y químicos asociados con la generación de vapor de
agua en procesos de combustión.
Estimar la cantidad de vapor de agua que se ha generado en los procesos de
combustión de hidrocarburos y su influencia sobre el ciclo hidrológico.
Analizar las propiedades físicas del vapor de agua para estimar la cantidad de calor
que puede ser liberada a la atmósfera por condensación del vapor de agua
generado en procesos de combustión.
Analizar las propiedades radiativas del vapor de agua para estimar la cantidad de
radiación térmica que puede ser absorbida por el vapor de agua generado en
procesos de combustión.
Evaluar la importancia de la contribución del vapor de agua generado en procesos
de combustión al calentamiento global.
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2. LA ATMÓSFERA
2.1. ORIGEN DE LA ATMÓSFERA
La atmósfera actual difiere en gran medida de la atmósfera primitiva, cuyo origen data de
hace unos 4 billones de años, aproximadamente 500 millones de años después de la
formación del planeta. En ese entonces, el núcleo de la tierra estaba compuesto
básicamente por silicatos, hierro y algunos elementos radiactivos (uranio, torio y potasio).
La desintegración radiactiva de estos elementos generó la cantidad de calor necesaria para
fundir el material circundante, generándose a su vez un gradiente de presión que
desencadenó una gran actividad volcánica. La roca fundida del interior de la tierra surgió
hacia la superficie arrastrando consigo una serie de componentes volátiles que permanecían
confinados en el interior del planeta, dando lugar así a la atmósfera primitiva.
Predominaban entonces el dióxido de carbono (CO2), el nitrógeno (N2) y el vapor de agua
(H2O). A medida que disminuía la cantidad de elementos radiactivos en el núcleo de la
tierra, la atmósfera empezó a enfriarse y el vapor de agua empezó a condensar dando
origen a los océanos. Gran parte del dióxido de carbono se diluyó en los océanos para luego
formar rocas sedimentarias carbonatadas. El nitrógeno se acumuló en la atmósfera.
Aproximadamente unos 1.3 billones de años después, emergen los primeros organismos
capaces de realizar fotosíntesis oxigénica: las cianobacterias. El metabolismo de estos
organismos les permite sintetizar oxígeno a partir de dióxido de carbono y agua. De esta
manera, las cianobacterias comenzaron a consumir el dióxido de carbono presente en la
atmósfera primitiva liberando grandes cantidades de oxígeno, dando lugar así a una
atmósfera oxigenada.
2.2. COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA
La atmósfera terrestre actual está compuesta básicamente por nitrógeno (78,1 %), oxígeno
(20,9 %), argón (0,9 %), dióxido de carbono (0,035%) y pequeñas cantidades de gases traza
(hidrógeno, ozono, óxido nitroso y metano) que constituyen menos del 1% de la
composición atmosférica.
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La proporción en la que cada componente se encuentra en la atmósfera actual es el
resultado de la interacción de los ciclos biogeoquímicos propios de cada elemento. A través
de estos ciclos, los elementos circulan por los compartimientos de la biósfera (litósfera,
hidrósfera y atmósfera) experimentando una serie de cambios en los que intervienen
factores químicos, biológicos y geológicos. Es así como las composiciones de nitrógeno,
oxígeno, vapor de agua y dióxido de carbono en la atmósfera dependen de los ciclos del
nitrógeno, del oxígeno, del agua, del carbono y de sus interacciones entre sí.
La composición del vapor de agua en la atmósfera es altamente variable y está
directamente relacionada con los procesos de evaporación, transpiración, precipitación y
condensación que conforman el ciclo hidrológico, pudiendo alcanzar concentraciones
atmosféricas hasta de un 3% en peso con respecto a los demás componentes atmosféricos.
2.3. PERFIL TÉRMICO DE LA ATMÓSFERA
De acuerdo a su perfil térmico, la atmósfera puede dividirse en cinco capas (Figura 2.1):
La tropósfera es la capa que se extiende desde la superficie terrestre hasta una altura media
global de 12 km. A pesar de ser la capa más delgada de la atmósfera, en ella se encuentra
aproximadamente el 80% de la masa atmosférica. La mayor parte del vapor de agua que
contiene la atmósfera se encuentra en la tropósfera, donde las corrientes de circulación
vertical del aire favorecen la formación de nubes, la precipitación y otros eventos
meteorológicos. En esta capa la temperatura decrece a una tasa promedio de 6,5 °C por
kilómetro hasta llegar al límite superior, la tropopausa, donde prevalece un
comportamiento isotérmico.
La estratósfera se extiende desde la tropopausa (≈12 km) hasta una altura aproximada de
50 km. Su comportamiento térmico en función de la altura es variable. En la estratosfera
baja la temperatura permanece estable con respecto a la altura, sin embargo a una altura
superior se presenta un aumento de la temperatura en función de la altura. Predominan las
corrientes de circulación vertical. La importancia de la estratósfera con respecto al clima
radica en que en ella se encuentra la capa de ozono. Su límite superior es la estratopausa.
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La mesósfera comprende el volumen que se encuentra entre la estratopausa (≈50 km) y la
mesopausa (80 - 90 km). En esta capa la temperatura desciende en función de la altura,
hasta llegar a la mesopausa donde la atmósfera alcanza la temperatura más baja (-100°C).
Las corrientes de circulación son verticales.
La termósfera es la capa más caliente de la atmósfera debido a su exposición directa a la
radiación del sol. Se extiende desde la mesopausa (≈ 90 km) hasta una altitud aproximada
de 500 km, siendo ésta la capa más extensa de la atmósfera. En la termósfera se encuentra
la ionósfera, donde la exposición de los gases a la luz ultravioleta causa fotoionización. Al
igual que en la mesósfera, prevalecen la corrientes de circulación vertical.
Figura 2.1. Perfil de Temperatura de la Atmósfera
(http://pages.uoregon.edu/ph102/040910.html)
2.4. PERFIL DE PRESIÓN DE LA ATMÓSFERA
La presión en la superficie terrestre varía en función de su topografía. En superficies que se
encuentran a nivel del mar la presión equivale a 1013 mbar, a medida que la altitud del
terreno se incrementa, la presión disminuye hasta alcanzar aproximadamente 300 mbar en
montañas cuya cima supera los 8000 metros.
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En la atmósfera, la presión disminuye exponencialmente en función de la altura de acuerdo
a la escala de altura (Ec. 2.1).
𝐻 𝑧 =𝑅𝑇(𝑧)
𝑀𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑔; Ecuación 2.1
Donde:
R: constante universal de los gases ideales;
T(z): temperatura a la altura z;
Maire: Peso molecular promedio del aire (28,97 g mol-1)
g: Aceleración debido a la gravedad
2.5. BALANCE ENERGÉTICO DEL PLANETA
2.5.1. RADIACIÓN SOLAR Y TERRESTRE
El flujo de energía que acciona el sistema energético natural del planeta proviene del Sol e
intercepta la atmósfera antes de alcanzar la superficie terrestre. En el interior del Sol se
lleva a cabo la fusión nuclear de cuartetos de átomos de Hidrógeno para formar átomos de
Helio. Son estas reacciones nucleares las que originan la gran cantidad de energía que
irradia el Sol hacia el espacio.
Las diferentes longitudes de onda a las cuales un cuerpo puede emitir radiación conforman
el espectro electromagnético. Aunque el Sol irradie energía en todo el espectro
electromagnético, la mayor parte de la energía emitida está concentrada en la región visible
(0,4 µm – 0,7 µm). (Fig. 2.2)
De acuerdo a la ley de Wien, la longitud de onda a la cual un objeto irradia la mayor parte
de su energía es proporcional a la temperatura a la cual se encuentra su superficie (Ec. 2.2).
𝜆𝑚𝑎𝑥 =2897𝜇𝑚 𝐾
𝑇; Ecuación 2.2
Así, el Sol, cuya superficie se encuentra a una temperatura de aproximadamente 5800 K,
presenta su pico de emisión de radiación (λmax) a 0,5 µm, lo cual corresponde a la luz verde
de la región visible.
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La Tierra, cuya temperatura superficial está alrededor de los 288 K, emite radiación a
longitudes de ondas entre 5 µm y 15 µm, alcanzando el pico de emisión a una longitud de
onda de 10 µm, que corresponde a la región infrarroja del espectro. El clima de la Tierra está
condicionado por la cantidad de energía solar que intercepta el planeta y por la cantidad de
esa energía que es absorbida por el mismo, siendo la atmósfera terrestre el ente que
controla dichas cantidades.
Figura 2.2. Espectro Electromagnético. (http://partner.cab.intacsic.es)
La cantidad de energía solar que intercepta la atmósfera terrestre puede variar de acuerdo a
los cambios en la intensidad de la radiación que emite el sol y la distancia
2.5.2. CAPACIDAD DE ABSORCIÓN DE RADIACIÓN DE LA ATMÓSFERA.
En 1859, el físico irlandés John Tyndall inició una serie de experimentos basándose en las
observaciones realizadas en años anteriores por Fourier, De Saussere, Poulle y Hopkins
acerca de la transferencia de energía solar y terrestre a través de la atmósfera. Fourier
describe en su Tratado sobre la Temperatura Global (1828) que la atmósfera es
transparente a la radiación solar, sin embargo, posee una gran capacidad de absorción de
radiación térmica, lo cual incide en el aumento de la temperatura de la superficie del
planeta.
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Tyndall se dedicó a analizar el comportamiento de cada uno de los gases atmosféricos ante
la radiación de energía proveniente de diferentes fuentes a diversas temperaturas. Sus
experimentos fueron posibles gracias al uso de un espectrofotómetro construido por él
mismo para tal efecto. Pudo observar que a pesar de ser los mayores constituyentes de la
atmósfera, el nitrógeno y el oxígeno son transparentes ante la radiación térmica, mientras
que el ozono, el metano, el dióxido de carbono y el vapor de agua, cuya contribución a la
composición atmosférica se reduce al 1%, poseen un gran potencial de absorción de energía
térmica.
A raíz de los resultados obtenidos en sus experimentos, Tyndall pudo concluir que entre los
diversos componentes de la atmósfera capaces de absorber radiación térmica, el vapor de
agua además de ser el más abundante, es el que posee mayor capacidad de absorción de
radiación térmica.
En 1905, Chamberlain indicó que el vapor de agua es el principal responsable de la
absorción térmica de la atmósfera, y que su cantidad en la atmósfera depende de su
temperatura. Lo cual implica que si otro agente no tan dependiente de la temperatura como
el dióxido de carbono incrementa la temperatura de la superficie, esto deriva en un
aumento en la cantidad de vapor de agua en la atmósfera, que a su vez absorberá más calor
y podrá almacenar aún más vapor de agua.
Un siglo más tarde, los adelantos en las técnicas de espectroscopía y el surgimiento de la
teoría cuántica, confirmaron los resultados de Fourier y Tyndall, proporcionando datos aún
más precisos acerca del espectro de absorción de la atmósfera. Este último indica la fracción
de radiación electromagnética incidente que es absorbida por la atmósfera a determinadas
longitudes de onda (Fig 2.3).
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Figura 2.3. (a) Espectro de absorción de la radiación que viaja desde la superficie terrestre hasta el tope de la atmósfera. (b) Espectro de absorción de la radiación que viaja desde la tropopausa hasta el
tope de la atmósfera. (http://www.geo.utexas.edu/courses/387h/Lectures/chap2.pdf)
De acuerdo a la figura 2.3 b, la atmósfera es prácticamente transparente en la región visible
del espectro electromagnético (0,4 µm – 0,7 µm), región en la cual se concentra la mayor
parte de la radiación emitida por el sol. A longitudes de onda menores a 0,3 µm, la alta
capacidad de absorción del ozono estratosférico impide el paso de la mayor parte de la
radiación ultravioleta hacia la superficie del planeta. El oxígeno absorbe radiación en la
región del ultravioleta lejano (longitudes de onda menores a 0,2 µm), donde existe muy
poco flujo de energía solar.
Como se puede observar en la figura 2.3a, la atmósfera presenta capacidades de absorción
variables a lo largo de la región infrarroja del espectro, pudiendo presentar opacidad a
ciertas longitudes de onda, así como transparencia a otras. Sin embargo, en la región en la
cual se concentra la radiación terrestre (5 µm - 15 µm), la atmósfera presenta una capacidad
de absorción importante dominada por moléculas triatómicas (H2O, CO2, O3, N2O). La
configuración espacial de estas moléculas les confiere la capacidad de almacenar energía
mediante movimientos rotacionales que permiten el paso de la molécula de un nivel
energético a otro al ser interceptada por un haz de radiación cuya longitud de onda
corresponde a la región infrarroja del espectro. A pesar de encontrarse en proporciones
muy bajas en la atmósfera, estos compuestos, junto al metano (CH4) y los compuestos
clorofluorocarbonados (CFC’s), son los principales responsables de la absorción de radiación
térmica en la atmósfera, constituyendo el grupo de los Gases de Efecto Invernadero (GEI).
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2.5.2.1. Espectro de Absorción del Vapor de Agua
La configuración espacial de la molécula de agua le proporciona un momento de inercia
rotacional lo suficientemente pequeño como para originar movimientos intermoléculares de
rotación y rotación-vibración que le permiten almacenar energía cuando la molécula, en fase
gaseosa, es interceptada por un haz de radiación. Esta combinación de transiciones
rotacionales y vibracionales le confieren al vapor de agua un complejo espectro de absorción
compuesto por miles de líneas que cubren una amplia región espectral.
El amplio rango que comprende el espectro de absorción del vapor de agua lo sitúa como el
componente atmosférico con mayor capacidad de absorción de radiación infrarroja, siendo
responsable de un 70% de la radiación térmica que absorbe la atmósfera, definiendo así, en
gran parte, el perfil de absorción de la misma (Fig. 2.4).
Figura 2.4. (a) Espectro de Absorción para el Vapor de Agua. (b) Espectro de Absorción para la
Atmósfera. (Seinfield, 1986)
2.5.3. BALANCE ENERGÉTICO A TRAVÉS DE LA ATMÓSFERA Y EFECTO INVERNADERO.
El balance de energía para el sistema Tierra-Atmósfera establece que toda la energía que es
absorbida por el sistema debe ser emitida por el mismo hacia el exterior. El flujo energético
que desencadena la actividad termodinámica en el sistema proviene del Sol.
La tasa de emisión de radiación solar corresponde actualmente a Q = 3,87 x 1026 W.
Considerando una distancia media entre la Tierra y el Sol de r = 150 x 109 m, es posible
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estimar el flujo de energía solar que intercepta la atmósfera, denominado constante solar
(So) (Ec. 2.3).
𝑆𝑜 =𝑄
4𝜋𝑟2; Ecuación 2.3
Así, la constante solar equivale actualmente a S0 = 1368,7 𝑊
𝑚2. El área de la sección
transversal de la Tierra que intercepta el flujo de energía solar corresponde a 𝜋𝑎2 (Fig. 2.4),
donde a es el radio medio de la tierra (a = 6.371 x103m). Siendo entonces, la tasa de
radiación que alcanza el sistema, equivalente a Q = 1,75 x 1017 W.
Dado que el área superficial que recibe esta radiación equivale a 4𝜋𝑎2, el flujo de energía
que alcanza el sistema por unidad de área equivale a F = 342,2 𝑊
𝑚2.
Figura 2.4. La radiación solar intercepta la tierra en una sección transversal equivalente a un disco
cuyo radio equivale al radio medio de la tierra.
No toda la energía solar que alcanza la atmósfera es absorbida por la tierra, una parte de
esta energía es dispersada y reflejada hacia el espacio una vez que interceptan ciertas
partículas aerosoles, moléculas presentes en el aire, nubosidad, superficies desérticas y
superficies cubiertas de hielo y nieve. Esta fracción de energía solar que es reflejada hacia
el espacio se denomina albedo (α) y equivale, de acuerdo a las condiciones terrestres
actuales, a α ≈ 0,3.
La fracción de energía solar que es absorbida por el sistema equivale a (1- αp), de manera
que el flujo de energía absorbida por unidad de área equivale a Fa = 239,5 𝑊
𝑚2 (Ec. 2.4).
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𝐹𝑎 = 𝐹 1 −∝𝑝 ; Ecuación 2.4
Para mantener el equilibrio termodinámico del sistema, la tierra debe emitir un flujo de
radiación hacia el espacio (Fe) equivalente al flujo de radiación solar que ha absorbido (Fa).
(Ec. 2.5)
𝐹𝑎 − 𝐹𝑒 = 0; Ecuación 2.5
Asumiendo que el comportamiento termodinámico de la Tierra se asemeja a aquel de un
cuerpo negro, es posible aplicar la ley de Stefan-Boltzmann para obtener una expresión que
relaciona el flujo de radiación terrestre emitido (Fe) con la temperatura de emisión de la
tierra (Te) (Ec. 2.6).
𝐹𝑒 = 𝜎𝑇𝑒4; Ecuación 2.6
Donde σ corresponde a la constante de Stefan-Boltzmann, cuyo valor es de 5,67 × 10-8 𝑊
𝑚2𝐾4
.
Ahora bien, igualando las ecuaciones 2.5 y 2.6 es posible obtener una expresión que define
la temperatura de emisión de la Tierra (Te) en función del flujo de radiación absorbido por el
sistema (Ec. 2.7).
𝑇𝑒 = 𝐹𝑎
𝜎
4; Ecuación 2.7
Sustituyendo los valores conocidos (Fa, σ), se obtiene una temperatura de emisión de
Te= 255 K. Esto indica que la tierra puede emitir un flujo energético equivalente a Fa (239,5
𝑊
𝑚2) sólo si su temperatura superficial corresponde a 254,9 K (-18,3°C). Sin embargo, la
temperatura media actual de la superficie terrestre corresponde a TS = 287,4 K (14,3°C)
(Anexo 8). A esta temperatura, y de acuerdo a la ley de Stefan-Boltzmann, el flujo
energético que emite la tierra (Fs) equivale a 387,1 𝑊
𝑚2 (Ec. 2.6). La diferencia entre los
valores correspondientes a Fa y Fs sugiere la existencia de una tasa de acumulación de
energía dentro del sistema Atmósfera-Tierra.
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
15 Ing. Evilus Rada Vilela
Al ingresar en el sistema, una parte del flujo energético Fa es absorbida por la atmósfera (68
𝑊
𝑚2 ), mientras que el flujo de energía restante (171,5 𝑊
𝑚2) es absorbido por la superficie
terrestre. De este último flujo, 24,9 𝑊
𝑚2 son liberados a la atmósfera en forma de calor
sensible por la acción de las corrientes termales; mientras que 79,7 𝑊
𝑚2 son liberados como
calor latente; y los 66,9 𝑊
𝑚2 restantes son emitidos como radiación infrarroja.
Si bien la superficie terrestre emite un flujo energético equivalente a 387,1 𝑊
𝑚2, y sólo 66,9
𝑊
𝑚2 provienen directamente de la radiación solar, los 320,2 𝑊
𝑚2 restantes corresponden a un
flujo de energía que ha sido absorbido por los gases de efecto invernadero (GEI),
principalmente por el vapor de agua, y que es emitido de regreso a la superficie, generando
así una acumulación de energía en el sistema Atmósfera-Tierra, denominada Efecto
Invernadero.
El efecto invernadero actúa como un mecanismo de autorregulación del sistema Tierra-
Atmósfera que garantiza una temperatura estable en la superficie terrestre, haciéndola apta
para el desarrollo de las especies que habitan el planeta. En ausencia de este efecto, la
temperatura de la superficie terrestre sería equivalente a -18,25°C.
Fig. 2.5. Balance de Energía para el Sistema Tierra-Atmósfera (Modificado de Seinfield y Pandis, 2006)
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
16 Ing. Evilus Rada Vilela
2.6. EFECTO INVERNADERO Y CALENTAMIENTO GLOBAL
Tanto el sector industrial como el sector automotriz constituyen las principales fuentes de
generación de gases de origen antropogénico. El acelerado incremento en el uso de
combustibles fósiles con el fin de satisfacer la demanda global de ambos sectores, en
conjunto con el desarrollo de técnicas para la producción masiva de compuestos
refrigerantes, propelentes y solventes, ha traído como consecuencia un aumento en la
concentración de gases de efecto invernadero (GEI) en la atmósfera, lo que se traduce en
una atmósfera con mayor capacidad de absorción de radiación infrarroja.
Factores como el aumento en la concentración de los GEI, las propiedades radiativas propias
de estos gases, su capacidad para interactuar con otros componentes y la posibilidad de
establecer mecanismos de retroalimentación atmosférica, favorecen la acumulación de
energía en el sistema Tierra-Atmósfera. Esto supone un aumento en el flujo de energía que
es emitido hacia la superficie del planeta como consecuencia del efecto invernadero. En
consecuencia, la superficie terrestre debe aumentar su temperatura para restablecer el
equilibrio termodinámico del sistema.
A lo largo de su historia, la Tierra ha sido escenario de múltiples fluctuaciones climáticas
atribuidas a fenómenos propios del sistema solar, como variaciones en la forma de la órbita
terrestre, cambios en la inclinación de la tierra y variaciones en el flujo de radiación que es
emitido desde el sol. De acuerdo a la figura 2.6, al comparar las temperaturas medias de la
superficie con la cantidad de radiación solar que total que incide sobre la tierra durante el
período comprendido entre los años 1600 y 1800, se hace evidente el predominio de la
incidencia de la radiación solar sobre el clima. Al correlacionar estos dos factores durante
dicho período, se obtiene un incremento de 0,35°C en la temperatura de la superficie para
un aumento en la incidencia de la radiación solar de 0,17%, es decir, la sensibilidad climático
para este registro es de 2,1 °C para un aumento de un 1% en la incidencia de la radiación
solar (Fig. 2.7).
Al aplicar este factor de sensibilidad climático al período comprendido entre los años 1965
y 2010, donde el aumento de la incidencia de radiación solar corresponde a 0,12%, se
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
17 Ing. Evilus Rada Vilela
obtiene una variación en la temperatura superficial equivalente a 0,26 °C. Sin embargo,
según la data que manejan diversas instituciones gubernamentales y científicas, la
temperatura superficial del planeta se elevó alrededor de 0,7 °C durante este período
(Anexo 8), es decir, 0,44°C adicional a lo estimado si el comportamiento de la temperatura
superficial del planeta sólo se viera afectado por la variación en la incidencia de la radiación
solar sobre la Tierra.
Figura 2.6. (a) Incidencia de radiación solar sobre la Tierra; (b) Variación en la temperatura superficial de la Tierra; para un período comprendido entre los años 1600 y 2000. (Modificado de Seinfield y Pandis,
2006)
Figura 2.7. Comparación entre la incidencia de radiación solar y la temperatura superficial en el hemisferio norte desde el año 1600 hasta el año 2000.(Modificado de Seinfield y Pandis, 2006)
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
18 Ing. Evilus Rada Vilela
2.7. MARCO LEGAL SOBRE EMISIONES DE GASES DE EFECTO INVERNADERO
En vista del acelerado incremento en las emisiones atmosféricas de origen antropogénico,
se han establecido acuerdos y convenios internacionales cuyo objetivo ha sido reducir las
emisiones de algunos de los gases que presentan mayor potencial de alteración a la
atmósfera.
En el convenio sobre el cambio climático celebrado en Río de Janeiro en 1992, enmarcado
en la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Medio Ambiente y Desarrollo, se acuerda
que los países industrializados deben intentar reducir sus emisiones de modo que para el
año 2000 sus niveles de emisión alcancen los mismos niveles del año 1990.
En diciembre del año 1997 se celebró en Kioto (Japón) la Tercera Convención Marco de las
Naciones Unidas sobre el Cambio Climático. En el marco de esta convención se adoptó el
Protocolo de Kioto, donde se establecieron ciertas directrices que los países industrializados
debían cumplir para lograr una reducción en las emisiones de seis gases de efecto
invernadero en un 5,2 % sobre los niveles del año 1990. Estos gases son: metano (CH4),
dióxido de carbono (CO2), ozono (O3), óxido nitroso (N2O), hidrofluorocarbonos (HFC),
perfluorocarbonos (PFC) y hexafluoruro de azufre (SF6). Durante la convención se acordó
que este protocolo entraría en vigencia 90 días después de ser ratificado por al menos 55
países cuyas emisiones atmosféricas equivalieran al 55% de las emisiones totales de estos
gases en el año 1990.
Fue en Febrero del año 2005 cuando finalmente entró en vigor este protocolo, 90 días
después de la Cumbre del Clima de Montreal. Los países firmantes acordaron disminuir sus
emisiones de metano y dióxido de carbono en un 5,2 % con respecto a los niveles del año
1990, durante el período 2008-2012. Se establecieron tres mecanismos para alcanzar este
objetivo:
Un comercio internacional de emisiones mediante el cual un país puede comprar o
vender certificados de dióxido de carbono, en los que se determina la cantidad de
dióxido de carbono que dicho país puede emitir.
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
19 Ing. Evilus Rada Vilela
Un mecanismo de desarrollo limpio por medio del cual un país industrializado cuyas
emisiones superen la cantidad establecida por el protocolo, puede obtener el cupo
de emisiones de dióxido de carbono de un país en vías de desarrollo a cambio de
tecnologías limpias.
Una implementación conjunta en la que un país industrializado podrá invertir en
tecnologías limpias en otro país industrializado a cambio de certificados de emisión
de dióxido de carbono.
Hasta septiembre del año 2011, son 191 países los que han ratificado el Protocolo de Kioto.
3. USO DE LOS HIDROCARBUROS COMO FUENTE DE GENERACIÓN DE ENERGÍA
3.1. ORIGEN DEL PETRÓLEO Y DERIVADOS DEL PETRÓLEO
La teoría más aceptada por la comunidad científica acerca del origen del petróleo es la
teoría orgánica. Esta teoría indica que el petróleo se origina como consecuencia del
hundimiento de grandes capas de restos de microflora y microfauna en el suelo primitivo de
lagos, océanos y pantanos. Durante millones de años, estas capas se fueron enriqueciendo
como consecuencia de la acumulación de sedimentos hasta hundirse en las profundidades
del subsuelo, donde las condiciones imperantes dificultaban la descomposición biológica
por actividad bacteriana.
La primera etapa del proceso de formación del petróleo comprende la descomposición de
los biopolímeros presentes (lípidos, celulosa y proteínas) en biomonómeros (ácidos grasos,
azúcares y aminoácidos). Éstos, al acumularse en los sedimentos, se hundieron en el suelo y
su temperatura comenzó a aumentar en respuesta al gradiente geotérmico de la tierra. En
presencia de temperaturas altas, los biomonómeros empezaron a reaccionar entre sí
formando una estructura orgánica llamada kerógeno.
Las altas temperaturas que prevalecen en las profundidades del suelo donde yace el
kerógeno, propician una serie de reacciones lentas que transforman el kerógeno en
petróleo. A mayores profundidades y mayores temperaturas, el petróleo puede
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
20 Ing. Evilus Rada Vilela
transformarse en gas natural. Una vez formados, el petróleo y el gas natural permanecen
en reservorios hasta que son extraídos por el hombre.
Luego del proceso de extracción, el petróleo es sometido a una separación previa in situ con
el fin de retirar los sedimentos, el gas natural y el agua asociados al pozo, para luego ser
almacenado en tanques o enviado a través de oleoductos a las plantas de refinación o
puertos de exportación.
En las plantas de refinación, el petróleo es sometido a diversos procesos industriales con el
fin de separarlo en una serie de fracciones que serán refinadas y purificadas para obtener
productos y subproductos comercializables (gasolina, jet fuel, fuel oil, kerosene, diesel,
gasoil, aceites lubricantes, asfalto, gas licuado de petróleo, ceras parafinadas y coque).
3.2. COMPOSICIÓN DE LOS HIDROCARBUROS Y DEL GAS NATURAL
3.2.1. COMPOSICIÓN DE LOS HIDROCARBUROS DERIVADOS DEL PETRÓLEO
La composición del petróleo puede variar de un sitio a otro dependiendo de las condiciones
a las cuales se dio su proceso de transformación y del período de tiempo durante el cual
permaneció confinado. Sin embargo, la composición media de los hidrocarburos puede
situarse dentro de unos rangos a nivel global (tabla 3.1).
Elemento Composición molar (%)
Carbono 84-87
Hidrogeno 11-14
Azufre 0-3
Nitrógeno 0-1
Oxígeno 0-2
Tabla 3.1. Composición media de los hidrocarburos.
3.2.2. COMPOSICIÓN DEL GAS NATURAL
En cuanto a la composición molar del gas natural, los valores medios se sitúan entre los
rangos descritos en las tablas 3.2 y 3.3.
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
21 Ing. Evilus Rada Vilela
Compuesto Composición molar (%) Composición Volumétrica (%)
CH4 90,82 90,87
C2H6 6,23 6,19
C3H8 0,27 0,27
CO2 1,89 1,88
N2 0,79 0,79
Tabla 3.2. Composición molar media y volumétrica del gas natural por compuesto.
Elemento Composición molar (%)
C 20,2
H 79,0
N 0,5
O 0,3
Tabla 3.3. Composición molar media del gas natural por elemento.
3.3. ASPECTOS QUÍMICOS DE LA COMBUSTIÓN
3.3.1. QUÍMICA DE LA COMBUSTIÓN
Durante el proceso de combustión de hidrocarburos se producen una serie de reacciones
químicas exotérmicas desencadenas por una energía de activación y en presencia de
oxígeno. Los átomos de hidrógeno, carbono y azufre contenidos en el hidrocarburo
reaccionan con una cantidad suficiente de oxígeno liberando grandes cantidades de calor y
generando básicamente vapor de agua, dióxido de carbono y dióxido de azufre. (Ecuaciones
3.1, 3.2 y 3.3)
𝐶 + 𝑂2 → 𝐶𝑂2 Ecuación 3.1
2𝐻 +1
2𝑂2 → 𝐻2𝑂 Ecuación 3.2
𝑆 + 𝑂2 → 𝑆𝑂2 Ecuación 3.3
La reacción global de combustión puede expresarse según la ecuación 3.4.
𝐶𝑥𝐻𝑦𝑂𝑧𝑆𝑤 + 4𝑥+𝑦−2𝑧+4𝑤
4 𝑂2 = 𝑥𝐶𝑂2 +
𝑦
2 𝐻2𝑂 + 𝑤𝑆𝑂2 Ecuación 3.4
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
22 Ing. Evilus Rada Vilela
Donde x, y, z y w corresponden al número de átomos de carbono, hidrógeno, oxígeno y
azufre respectivamente contenidos en el combustible.
La cantidad de oxígeno necesaria para que ocurran las reacciones de combustión viene dada
por el oxigeno teórico requerido, que no es más que la cantidad estequiométrica de oxígeno
necesaria para que los átomos de hidrógeno, carbono y azufre se oxiden completamente.
En base a la cantidad de oxígeno suministrada durante el proceso de combustión, la
combustión puede ser completa o incompleta. Cuando la cantidad de oxígeno suministrada
es menor al oxigeno teórico requerido, los componentes del hidrocarburo no se oxidan
completamente y se produce una combustión incompleta con presencia de compuestos
inquemados, como monóxido de carbono (CO), hidrógeno (H2) y carbono (C), entre otros.
Con el fin de asegurar una combustión completa sin producción de inquemados se suele
emplear un exceso de oxígeno.
La cantidad de calor liberada por unidad de masa de hidrocarburo durante el proceso de
combustión se conoce como poder calorífico. El poder calorífico para los productos
comercializables derivados del petróleo oscila en un rango entre 9000 y 11500 kcal/kg.
3.3.2. SUBPRODUCTOS DE LA COMBUSTIÓN
Los subproductos que se obtienen durante los procesos de combustión son llamados gases
de combustión. Éstos son emitidos a la atmósfera desde fuentes fijas o móviles. Las fuentes
fijas (industrias, centrales termoeléctricas, calderas industriales y plantas de incineración de
residuos) descargan los gases de combustión a través de chimeneas. Las fuentes móviles
(vehículos a motor) realizan la descarga a través de tubos de escape.
Los gases de combustión están constituidos fundamentalmente por vapor de agua, dióxido
de carbono, dióxido de azufre, monóxido de carbono y óxidos nitrosos.
3.3.2.1. Vapor de Agua (H2O)
El hidrógeno está presente significativamente tanto en los hidrocarburos derivados del
petróleo como en el gas natural. En las reacciones de combustión, éste hidrógeno se oxida
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
23 Ing. Evilus Rada Vilela
completamente para formar un vapor de agua que es emitido a la atmósfera e integrado de
esta forma al ciclo hidrológico. En consecuencia, es válida la concepción de un ciclo
hidrológico que admite la generación de agua y no sólo la transformación de fases a la que
es sometida una misma masa de agua, puesto que el vapor de agua proveniente de los
procesos de combustión es generado a partir de fuentes externas al ciclo hidrológico.
El vapor de agua es el compuesto con mayor capacidad de absorción de ondas infrarrojas en
la atmósfera, además de ser el gas de efecto invernadero más abundante. En consecuencia,
es el gas de efecto invernadero con mayor importancia en la atmósfera.
Por otro lado, el vapor de agua interviene en un mecanismo de retroalimentación positivo
en el cual el aumento de la temperatura del aire incide directamente en un aumento en la
cantidad de vapor de agua en la atmósfera. Durante el proceso de condensación de este
vapor, se libera un calor latente de condensación a la atmósfera que aumenta la
temperatura del aire adyacente, aumentando de nuevo la capacidad de almacenamiento de
vapor de agua en la atmósfera. De esta manera se genera un ciclo en el que la perturbación
inicial se ve intensificada, provocándose progresivamente un aumento en la temperatura
del aire y a la vez un incremento en las precipitaciones.
3.3.2.2. Dióxido de Carbono (CO2)
Las moléculas de dióxido de carbono están formadas por dos átomos de oxígeno enlazados
a un átomo de carbono. Como componente natural de la atmósfera, el dióxido de carbono
es producto de la respiración de los seres vivos, de la descomposición de la materia orgánica
y en menor parte de la actividad volcánica. Las emisiones antropógenicas de dióxido de
carbono provienen de las actividades industriales y del tráfico de vehículos a motor, en
consecuencia se emiten grandes cantidades de dióxido de carbono a la atmósfera. Por ser
uno de los gases con mayor capacidad de absorción de radiación infrarroja en la atmósfera,
debido al acelerado incremento de sus emisiones a la atmósfera, el dióxido de carbono
proporciona un gran aporte al efecto invernadero.
3.3.2.3. Dióxido de Azufre (SO2)
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
24 Ing. Evilus Rada Vilela
El dióxido de azufre es un gas que resulta de la oxidación del azufre contenido en los
hidrocarburos. Las moléculas de dióxido de azufre están formadas por un átomo de azufre
enlazado a dos átomos de oxígeno. El dióxido de azufre en la atmósfera puede oxidarse y
formar sulfatos, estos compuestos son arrastrados por el material particulado y son
propensos a ingresar en el organismo humano a través de las vías respiratorias. Por otro
lado, el dióxido de azufre es uno de los compuestos responsables de la lluvia ácida o
deposición ácida. Debido a su propiedad higroscópica, las moléculas de dióxido de azufre
reaccionan con el agua presente en la atmósfera formando ácido sulfúrico y ácido sulfuroso
que precipitan a la superficie. En consecuencia, los cuerpos acuáticos expuestos a la
deposición ácida (lagos, ríos y mares) sufren un aumento en el pH, cuyo efecto dificulta la
vida de una serie de organismos y microorganismos acuáticos. Los terrenos propensos a
deposiciones ácidas se caracterizan por daños en la vegetación y desaparición de ciertos
microorganismos.
3.3.2.4. Monóxido de Carbono (CO)
Cuando existe una deficiencia de oxígeno en los procesos de combustión, el carbono
presente en los hidrocarburos no se oxida completamente. En consecuencia, se genera
cierta cantidad de monóxido de carbono formado a partir de los átomos de carbono que no
alcanzaron su oxidación total.
Actualmente, la principal fuente de generación de monóxido de carbono son los vehículos
de motor, aportando entre el 75% y el 80 % de las emisiones de este gas a la atmósfera. La
peligrosidad del monóxido de carbono radica en la capacidad que tiene éste para reaccionar
con la hemoglobina de la sangre para formar un compuesto llamado carboxihemoglobina,
cuya concentración en la sangre produce alteraciones en el sistema nervioso central,
pudiendo llegar a ser letal.
3.3.2.5. Óxidos Nitrosos (NOx)
Los óxidos nitrosos son compuestos que suelen formarse durante los procesos de
combustión en presencia de una temperatura de llama alta, como resultado de la reacción
entre el nitrógeno contenido en el hidrocarburo y el oxígeno del aire y de la reacción del
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
25 Ing. Evilus Rada Vilela
nitrógeno atmosférico con el oxígeno a altas temperaturas. No obstante, gran parte de las
emisiones de los óxidos nitrosos a la atmósfera proviene de las fuentes móviles (vehículos a
motor).
Las emisiones de óxidos nitrosos (NO, NO2 y N2O) pueden producir alteraciones en la
atmósfera mediante tres mecanismos diferentes: aumento en la concentración atmosférica
de gases de efecto invernadero, generación de lluvias ácidas y reducción de la capa de
ozono.
El óxido nitroso (N2O), debido a su capacidad para absorber radiación infrarroja y su largo
tiempo de vida, es uno de los gases de efecto invernadero más importante después del
dióxido de carbono. Por su parte, el óxido nítrico y el dióxido de nitrógeno están
considerados como unos de los principales agentes destructores de la capa de ozono.
Además, su permanencia en la atmósfera les permite reaccionar con el agua para formar
ácido nítrico. Éste, al igual que el ácido sulfúrico, precipita hacia la superficie generando
lluvias ácidas.
3.4. CONSUMO GLOBAL DE HIDROCARBUROS COMO FUENTE DE ENERGÍA PRINCIPAL
La revolución industrial marcó el inicio de un acelerado incremento en el uso de los
hidrocarburos como fuente de energía principal para el desarrollo de las industrias y para el
tráfico de los vehículos a motor. Como consecuencia, se han ido incrementando las
emisiones de gases, provocando una serie de alteraciones en la atmósfera que derivan en
fenómenos climáticos y atmosféricos perjudiciales para las especies que habitan el planeta.
Es así como el aumento de las emisiones atmosféricas ha influido en fenómenos como la
intensificación del efecto invernadero, la destrucción de la capa de ozono y la ocurrencia de
fenómenos climáticos como El Niño y La Niña.
De acuerdo a la data contenida en la Reporte Estadístico de la Energía Mundial
correspondiente a Junio de 2011 por la empresa British Petrol (Gráfico 3.1), el consumo
anual de petróleo a nivel mundial se ha incrementado en 2.498 millones de toneladas en los
últimos 45 años, situándose actualmente en 4.028,1 millones de toneladas de petróleo que
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
26 Ing. Evilus Rada Vilela
se consumieron en el año 2010, de los cuales 1.267,8 millones de toneladas fueron
consumidas por los países que conforman Asia y Oceanía (China, Japón, India y Corea del
Sur, entre los más importantes); 1.039,7 millones de toneladas corresponden al consumo de
los países que conforman Norteamérica (Estados Unidos, Canadá y México); 922,9 millones
de toneladas fueron consumidas por los países europeos y euroasiáticos (siendo Rusia el
país con mayor consumo de petróleo en Europa); 360,2 millones de toneladas corresponden
al consumo de los países que conforman el Medio Oriente (siendo el mayor consumidor
Arabia Saudita); 282,5 millones de toneladas fue el consumo de los países que pertenecen a
Suramérica y Centroamérica (siendo Brasil el mayor consumidor); y 155,5 millones de
toneladas consumieron los países pertenecientes a África. (Gráfico 3.1)
El mayor consumidor de petróleo a nivel mundial en la actualidad es Estados Unidos (850
millones de toneladas de petróleo), seguido por China que consume cerca de la mitad del
petróleo que consume Estados Unidos (428 millones de toneladas de petróleo).
En cuanto al uso de gas natural como combustible, el incremento en el consumo anual ha
sido de 2.264,3 millones de toneladas equivalentes de petróleo en los últimos 45 años. En el
año 2010 se consumieron 2.858,1 millones de toneladas equivalentes de petróleo. Estados
Unidos y Rusia se sitúan como los mayores consumidores de gas natural. (Gráfico 3.2)
Influencia del Vapor de Agua generado en procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
27 Ing. Evilus Rada Vilela
Gráfico 3.1. Consumo de Petróleo por Regiones desde el año 1965 hasta el año 2010. (Reporte Estadístico de la Energía Mundial 2011 de British Petrol)
Norteamérica, 1039,7
Suramérica,Centroamérica, 282,0
Europa y Euro-Asia, 922,9
Medio Oriente, 360,2
Africa, 155,5
Asia - Pacífico, 1267,8
0,0
100,0
200,0
300,0
400,0
500,0
600,0
700,0
800,0
900,0
1000,0
1100,0
1200,0
1300,0
1400,0
19
65
19
67
19
69
19
71
19
73
19
75
19
77
19
79
19
81
19
83
19
85
19
87
19
89
19
91
19
93
19
95
19
97
19
99
20
01
20
03
20
05
20
07
20
09
Bill
on
es d
e To
nel
adas
Norteamérica Suramérica y Centroamérica Europa y Euro-Asia Medio Oriente Africa Asia Pacífico
Consumo Anual 2010
(Billones de toneladas)
Influencia del Vapor de Agua generado en procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
28 Ing. Evilus Rada Vilela
Gráfico 3.2. Consumo de Gas Natural por Regiones desde el año 1965 hasta el año 2010. (Reporte Estadístico de la Energía Mundial 2011 de British Petrol)
Norteamérica, 846,1
Suramérica y Centroamérica, 147,7
Europa y Euro-Asia, 1137,2
Medio Oriente, 365,5
Africa, 105,0
Asia Pacífico, 567,6
0,0
100,0
200,0
300,0
400,0
500,0
600,0
700,0
800,0
900,0
1000,0
1100,0
1200,0
1300,0
19
65
19
67
19
69
19
71
19
73
19
75
19
77
19
79
19
81
19
83
19
85
19
87
19
89
19
91
19
93
19
95
19
97
19
99
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20
07
20
09
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Norteamérica Suramérica y Centroamérica Europa y Euro-Asia Medio Oriente Africa Asia Pacífico
Consumo Anual 2010
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
29 Ing. Evilus Rada Vilela
3.5. GENERACIÓN DE VAPOR DE AGUA DURANTE LOS PROCESOS DE COMBUSTIÓN
En base al proceso químico de la combustión, todo el hidrógeno presente en los
hidrocarburos se oxida para formar vapor de agua. Sólo una pequeña cantidad de hidrógeno
puede reaccionar con nitrógeno en condiciones específicas para formar óxido nitroso, sin
embargo, esta cantidad se puede considerar despreciable con respecto a la cantidad de
vapor de agua que se genera.
Según la data que maneja la British Petrol en su Reporte Estadístico de la Energía Mundial
(Gráfico 3.1), durante los últimos 45 años, 140.326 millones de toneladas de petróleo han
sido consumidas a nivel global bajo sus formas comercializables para la obtención de
energía.
De acuerdo a la composición media de los hidrocarburos, el hidrógeno que interviene en los
procesos de combustión equivale aproximadamente al 12% de la masa de combustible. Esta
cantidad de hidrógeno reacciona con oxígeno para genera vapor de agua. Por lo tanto,
16.839 millones de toneladas de hidrógeno que intervienen en los procesos de combustión
han reaccionado con oxígeno del aire generando vapor de agua.
Siendo el peso molecular del hidrógeno equivalente a 1,008 𝑘𝑔
𝑘𝑚𝑜𝑙, es posible determinar el
número de moles de hidrógeno que se han oxidado mediante reacciones de combustión
(Ecuación 3.5);
𝑘𝑚𝑜𝑙 𝑖𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎 =𝑘𝑔 𝑖𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎
𝑃𝑀𝑖 Ecuación 3.5
Donde i equivale al compuesto en cuestión y PMi es su peso molecular. De modo que
reaccionan 16,706 x 109 kmol de Hidrógeno.
La estequiometria de la reacción de oxidación del hidrógeno (Ecuación 3.2), indica que cada
mol de vapor de agua (H2O) se genera a partir de la reacción entre dos moles de hidrógeno
atómico (H) y ½ mol de oxígeno (O). En base a esta relación, se obtiene una generación de
8,353 x 109 kmol de H2O.
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
30 Ing. Evilus Rada Vilela
Dado que el peso molecular del agua equivale a 18,016 𝑘𝑔
𝑘𝑚𝑜𝑙; la masa de vapor de agua que
se ha generado corresponde a 150.488 x 109 kg.
En cuanto al vapor de agua generado durante la combustión de gas natural, la data
estadística que maneja British Petrol (Gráfico 3.2) especifica que se han consumido 83.777
billones de metros cúbicos de gas natural en el período comprendido entre los años 1965 y
2010. Tomando en cuenta la composición volumétrica del gas natural (tabla 3.2), se puede
determinar el volumen de cada uno de los gases que componen el gas natural consumido
durante los últimos 45 años (Tabla 3.4).
Elemento Composición Volumétrica
Volumen (billones de m
3)
CH4 0,9087 76.128
C2H6 0,0619 5.186
C3H8 0,0027 226
CO2 0,0188 1.575
N2 0,0079 662
Tabla 3.3. Volumen de los compuestos que se han consumido bajo la forma de gas natural durante el período comprendido entre los años 1945 y 2010.
Mediante el software ThermoSolver V.1.0 (Milo Koretsky, 2003), es posible determinar el
volumen molar para cada componente del gas natural en base a las tablas de
compresibilidad y a las condiciones establecidas por la data estadística de British Petrol:
15°C y 1.013 bar (Anexos 1, 2, 3, 4 y 5 ). Una vez obtenido el volumen molar de cada uno de
los componentes del gas natural, es posible calcular el número de moles equivalente a
83.777 billones de metros cúbicos de gas natural (Tabla 3.4).
Elemento Volumen Molar
(m3/mol)
Volumen (billones de m
3)
Número de moles (Billones de kmol)
CH4 0,0238997 76.128 3.185
C2H6 0,0237433 5.186 218
C3H8 0,0235019 226 10
CO2 0,0238088 1.575 66
N2 0,0239383 662 28
TOTAL 83.777 3.507
Tabla 3.4. Cálculo del número de moles de los compuestos que se han consumido bajo la forma de gas natural durante el período comprendido entre los años 1945 y 2010.
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
31 Ing. Evilus Rada Vilela
Una vez obtenido el número de moles de gas natural que se ha consumido en los procesos
de combustión (Tabla 3.4), se puede estimar la cantidad de hidrógeno que interviene en
dichos procesos. De acuerdo a la Tabla 3.2, aproximadamente el 78,34% del gas natural está
compuesto por hidrógeno. Es decir, de los 3.507 billones de kmol de gas natural que se han
consumido, 2.771 billones de kmol corresponden al hidrógeno.
Las reacciones que se llevan a cabo durante los procesos de combustión del gas natural son,
al igual que en los procesos de combustión de los hidrocarburos líquidos, reacciones de
oxidación de hidrocarburos, donde el carbono y el hidrógeno presentes reaccionan con el
oxígeno para formar dióxido de carbono, monóxido de carbono y vapor de agua (Ecuaciones
3.1 y 3.2). Así, mediante la estequiometria de la reacción de oxidación del hidrógeno
(Ecuación 3.2) el número de moles de H2O que se ha generado a partir del hidrógeno
presente en el gas natural corresponde a 1,3853 x 109 kmol. Esta cantidad de moles
corresponde a una masa de H2O de 24,958 x 109 kg.
Finalmente, la masa total de vapor de agua que se ha generado como consecuencia de los
procesos de combustión de hidrocarburos durante los últimos 45 años equivale a la
sumatoria entre la masa de vapor de agua generada a partir de hidrocarburos líquidos y la
masa de vapor de agua generada a partir del gas natural (Ecuación 3.8), es decir, 175.446 x
109 kg de H2O.
4. EFECTOS DE LA GENERACIÓN DE VAPOR DE AGUA SOBRE LA ATMÓSFERA
4.1. MECANISMOS DE RETROALIMENTACIÓN ATMOSFÉRICA
La interacción entre los ciclos propios de cada componente presente en la atmósfera da
lugar a la compleja dinámica atmosférica. Estos ciclos o subsistemas están enlazados entre
sí mediante diversas formas, de manera que la perturbación en un ciclo es capaz de inducir
cambios importantes en otros ciclos o en sí mismo, pudiendo amplificarse
(retroalimentación positiva) o neutralizarse (retroalimentación negativa) la perturbación
inicial.
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
32 Ing. Evilus Rada Vilela
4.1.1. MECANISMOS DE RETROALIMENTACIÓN POSITIVA DEL VAPOR DE AGUA EN LA
ATMÓSFERA
A medida que el vapor de agua generado se eleva en la atmósfera, la parcela de aire que lo
contiene experimenta una serie de cambios físicos como consecuencia de la disminución de
la temperatura. La presión de saturación del vapor de agua disminuye y de este modo la
humedad relativa de la parcela de aire aumenta. Al exceder el 100% de humedad relativa, el
vapor de agua comienza a condensar.
El proceso de condensación del vapor de agua implica la liberación de dos formas de calor a
la atmósfera: calor latente y radiación infrarroja; cada uno de estos liberado bajo
mecanismos diferentes. El calor latente está asociado al proceso de condensación en sí,
pues una vez que la parcela de aire que contiene al vapor alcanza las condiciones adecuadas
para condensar, es necesario que se produzca una liberación de calor para dar lugar al
cambio de fase. Esta cantidad de calor latente liberado es proporcional a la masa de vapor
de agua que condensa.
Por otro lado, el proceso de condensación del vapor de agua en la atmósfera deriva en la
formación de nubes. Las nubes que se encuentran a una altitud por encima de los 2 km son
nubes convectivas, cuyas bases absorben parte de la radiación infrarroja emitida por la
superficie y la irradian de regreso. Se emite así a la atmósfera un flujo de radiación infrarroja
como consecuencia de la absorción de radiación por las nubes.
La liberación de radiación infrarroja y calor latente como consecuencia de la condensación
elevan la temperatura de la parcela de aire por encima de la temperatura del aire
circundante. A una mayor temperatura, la parcela de aire es capaz de almacenar una mayor
cantidad de vapor de agua. Esta nueva cantidad de vapor de agua alcanzará las condiciones
específicas para condensar, liberando una cantidad aún mayor de calor latente.
De manera que se establece un mecanismo de retroalimentación positiva, que implica un
continuo incremento en la cantidad de vapor de agua presente en la atmósfera, y que a su
vez deriva en un aumento continuo de la temperatura atmosférica.
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
33 Ing. Evilus Rada Vilela
4.1.2. MECANISMOS DE RETROALIMENTACIÓN NEGATIVA DEL VAPOR DE AGUA EN LA
ATMÓSFERA
Paradójicamente, el aumento en la concentración de vapor de agua en la atmósfera puede a
su vez disminuir el ímpetu de la perturbación inicial del sistema, en este caso, tiende a
contrarrestar aumento de la temperatura global.
Un aumento en la cantidad de vapor de agua en la atmósfera implica una mayor tendencia a
la formación de nubes. Las nubes cuya base se encuentra a una altitud por debajo de los 2
km, tienen la capacidad de reflejar hacia el espacio una fracción de la radiación proveniente
del sol, impidiendo que toda la radiación solar alcance la superficie terrestre. De modo que
al aumentar la cantidad de vapor de agua en la atmósfera, también se establece un
mecanismo de retroalimentación negativa que puede regular el aumento de la temperatura
global.
Debido a la complejidad de los procesos y la variedad de factores que influyen en la
formación de nubes, es aún impreciso establecer una relación entre la temperatura de la
atmósfera y el nivel de altitud de las nubes. Sin embargo, los modelos climáticos actuales
toman en consideración la relación existente entre el mecanismo de retroalimentación
negativa que ejercen las nubes de nivel bajo y el mecanismo de retroalimentación positiva
que ejercen las nubes de nivel alto, resultando este último considerablemente más
importante en cuanto a la amplificación de la perturbación inicial.
4.2. INFLUENCIA DE LA GENERACIÓN DE VAPOR DE AGUA SOBRE EL CICLO HIDROLÓGICO
El vapor de agua que se genera a partir del hidrógeno contenido en los combustibles
derivados del petróleo pasa a formar parte del ciclo hidrológico, iniciando así los
movimientos de circulación y la secuencia de cambios físicos que el ciclo implica.
En consecuencia, es válida la concepción de un ciclo hidrológico que admite la entrada de
una corriente externa de vapor de agua, considerando que esta corriente ha sido originada
a partir de átomos de hidrógeno contenidos en las estructuras moleculares de restos de
microflora y microfauna sepultados hace millones de años en el subsuelo.
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
34 Ing. Evilus Rada Vilela
De acuerdo con el mecanismo de retroalimentación negativa, un incremento en la cantidad
de vapor de agua en la atmósfera constituye una perturbación inicial en el ciclo hidrológico.
Esto induce a una serie de cambios en el sistema mediante el proceso de condensación
(incremento en las precipitaciones, elevación de la temperatura del aire) y cuya
consecuencia recae en la amplificación de la perturbación inicial. Pudiendo originarse
variaciones en los factores climáticos tanto a escala local como a escala global.
4.3. INFLUENCIA DE LA GENERACIÓN DE VAPOR DE AGUA SOBRE EL CALENTAMIENTO
GLOBAL.
4.3.1. LIBERACIÓN DE CALOR LATENTE A LA ATMÓSFERA ASOCIADO A LOS PROCESOS DE
CONDENSACIÓN.
Tal como se ha descrito anteriormente, una vez generado el vapor de agua como
subproducto de los procesos de combustión, éste se eleva en la atmósfera experimentando
una serie de cambios físicos hasta alcanzar una altura específica a la cual las condiciones
favorecen el proceso de condensación. A esta altura específica, llamada Nivel de
Condensación por Elevación, la humedad relativa de la parcela de aire excede el 100%,
siendo ésta una condición necesaria para el inicio del proceso de condensación.
El incremento en la humedad relativa del aire a medida que éste se eleva en la atmósfera se
debe a la tasa de disminución de la temperatura con respecto a la altura (-6.5°C/Km) a lo
largo de la tropósfera, donde se encuentra la mayor parte del vapor de agua de la atmósfera
(Gráfico 2.1). La humedad relativa viene dada por la ecuación 4.1.
%𝐻𝑅 =𝑃𝐻2𝑂
𝑃°𝐻2𝑂× 100 Ecuación 4.1
Donde,
𝑃𝐻2𝑂: Presión parcial del vapor del agua;
𝑃°𝐻2𝑂: Presión de saturación del vapor de agua a la temperatura de la parcela de aire.
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
35 Ing. Evilus Rada Vilela
Como se mencionó anteriormente, el proceso de condensación puede iniciar sólo si la
humedad relativa de la parcela de aire excede el 100%. Para que esto ocurra, es necesario
que 𝑃𝐻2𝑂>𝑃°𝐻2𝑂. Ahora bien, 𝑃°
𝐻2𝑂 es función de la temperatura de la parcela, de modo
que al disminuir la temperatura de la parcela, 𝑃°𝐻2𝑂 decrece casi exponencialmente. Dado
que la transferencia de masa entre la parcela de aire y el exterior puede despreciarse, 𝑃𝐻2𝑂
puede asumirse constante. Finalmente, si la parcela de aire se eleva por encima de su Nivel
de Condensación por Elevación, la presión de saturación del vapor disminuye de tal manera
que su valor es mayor al de la presión parcial, excediéndose a su vez el 100% de humedad
relativa.
Durante el proceso de condensación, el vapor de agua libera al aire exterior un calor latente.
Este calor equivale a la cantidad de energía que promueve la intensa actividad de los
enlaces entre las moléculas de agua cuando estas se hallan en fase de vapor. Una vez
liberada esta energía, los enlaces entre las moléculas disminuyen su actividad, dando lugar a
la fase líquida del agua.
Es posible estimar el calor latente de condensación (∆Hc) asociado al vapor de agua de
combustión mediante la ecuación 4.2, donde T corresponde a la temperatura de
condensación o de rocío. Asumiendo condiciones medias globales (%HR = 70; Temperatura
global = 15°C), puede estimarse una temperatura media de condensación de 9°C según el
gráfico 4.1.
∆𝐻𝑐 𝑘𝐽
𝑔 = 2,5
273,15
𝑇
0,167+3,67×10−4𝑇 Ecuación 4.2
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
36 Ing. Evilus Rada Vilela
Figura 4.1. Temperatura de Rocío de una parcela de aire en función de su temperatura y humedad relativa (Seinfeld y Pandis, 2006)
Asumiendo que todo el vapor de agua generado en los procesos de combustión es capaz de
condensar, el calor latente que ha sido liberado a la atmósfera durante la condensación de
175.446 x 109 kg de H2O (capítulo 3) equivale a 4,34 x 1017 kJ.
4.3.1.1. Incremento de la temperatura atmosférica asociado a la Liberación de Calor
Latente de Condensación.
Una vez que el calor latente de condensación ha sido liberado, su permanencia en la
atmósfera le permite actuar como calor sensible, siendo capaz de esta forma de modificar la
temperatura del aire adyacente. Es así como los 4,34 x 1017 kJ que se desprenden durante la
condensación del vapor de agua proveniente de los procesos de combustión, están
asociados a un incremento de la temperatura atmosférica (Ec. 4.3).
𝑄 = 𝑚𝑎𝑖𝑟𝑒 𝐶𝑝𝑎𝑖𝑟𝑒 ∆𝑇 Ecuación 4.3
En base a la presión superficial media global (985,50 hPa) y al contenido de vapor de agua
en la atmósfera, Trenberth y Smith estimaron con cierta precisión la masa media de la
atmósfera, obteniendo como resultado un valor de 5,1480 x 1018 kg.
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
37 Ing. Evilus Rada Vilela
El rango de alturas en el cual se produce la condensación del vapor de agua no supera el
límite superior de la tropósfera. De acuerdo a lo descrito en cuanto al perfil de temperatura
de la atmósfera (Capítulo 2), la tropósfera contiene el 80% de la masa total de la atmósfera.
De modo que, para estimar el incremento de la temperatura en el aire se ha de considerar
el 80% de la masa media de la atmósfera, es decir, 4,1184 x 1018 kg.
El calor específico del aire (Cpaire) a la temperatura media de condensación del vapor de
agua (9° C) equivale a 1006 𝐽
𝑘𝑔 𝐾.
De acuerdo a los parámetros presentados, el incremento en la temperatura del aire (∆T)
como consecuencia de la condensación del vapor de agua generado en procesos de
combustión, equivale a 0,1°C (Ec. 4.3).
4.3.2. ACUMULACIÓN DE CALOR EN LA ATMÓSFERA COMO CONSECUENCIA DE LA
RADIACIÓN INFRARROJA ABSORBIDA POR EL VAPOR DE AGUA PROVENIENTE DE LOS
PROCESOS DE COMBUSTIÓN.
La combinación de movimientos moleculares que experimenta el vapor de agua al ser
atravesado por un haz de radiación le permite absorber y emitir una gran cantidad de ondas
de diferentes longitudes en la región infrarroja del espectro electromagnético, situándose
así como el compuesto con mayor capacidad de absorción de radiación térmica en la
atmósfera, siendo responsable de un 70% de la energía que se acumula en el sistema Tierra-
Atmósfera como consecuencia del efecto invernadero.
Utilizando los valores de radiación solar arrojados por el gráfico representado en el Anexo 6,
en conjunto con la temperatura del aire superficial para el período comprendido entre los
años 1950 y 2010 (Anexo 7), y de acuerdo con lo descrito en el balance de energía para el
sistema Tierra-Atmósfera en cuanto a las dimensiones del área interceptada por la radiación
y la ley de Stefan-Boltzmann (apartado 2.5.3), es posible obtener el flujo de calor
acumulado en el sistema como consecuencia del efecto invernadero, así como el cambio de
temperatura superficial asociado a dicho flujo.
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
38 Ing. Evilus Rada Vilela
De esta manera, la constante solar equivale para el año 2010 a 1368,7 𝑊
𝑚2 de los cuales
ingresan 239,5 𝑊
𝑚2 a la atmósfera (apartado 2.5.3). Ahora bien, el balance de energía para el
sistema Tierra-Atmósfera establece que la misma cantidad de energía debe ser emitida
hacia el exterior con el fin de mantener el equilibrio termodinámico del sistema. De acuerdo
con Stefan-Boltzmann, la superficie de la tierra es capaz de emitir 239,5 𝑊
𝑚2 sólo si su
temperatura equivale a -18,3°C (254,9 K) (Ec. 2.7). Sin embargo, la temperatura actual de la
superficie terrestre equivale a 14,3°C (287,5 K) (Fig. 4.3) lo cual corresponde a la emisión de
un flujo de 387,6 𝑊
𝑚2.
La diferencia entre el flujo de energía emitido por la tierra y el flujo de energía que entra al
sistema es de 148,1 𝑊
𝑚2 y representa el calor acumulado entre la superficie terrestre y la
atmósfera como consecuencia del efecto invernadero. Dado que en ausencia del efecto
invernadero la superficie terrestre permanecería a una temperatura alrededor de -18,3°, la
energía acumulada en el sistema (148,1 𝑊
𝑚2 ) es responsable de elevar dicha temperatura
unos 32,6°C para establecer la temperatura superficial actual.
La cantidad media de vapor de agua presente en la atmósfera equivale a 1,27 x 1016 kg
(Trenberth y Smith, 2005). Si bien el 70% de la energía que acumula el sistema Tierra-
Atmósfera es absorbida por el vapor de agua, esto implica que dicha cantidad de vapor de
agua es capaz de absorber 103,7 𝑊
𝑚2. Aplicando el procedimiento anteriormente descrito en
el período comprendido entre los años 1950 y 2010, se obtienen los datos representados en
la tabla 4.1.
Año Incidencia de
Radiación Solar (W/m2)
Fa Flujo de
energía que ingresa al sistema (W/m2)
Ta Temperatura del aire superficial
para una emisión equivalente a Fa
(K)
Ts Temperatura real del aire superficial
(K)
Fs Flujo de energía
que emite la superficie (W/m2)
FEI = Fs-Fr Efecto
Invernadero (W/m2)
∆TEI Ts-Ta (K, °C)
1950 1367 239,23 254,86 286,69 383,05 143,82 31,83
1960 1367,3 239,28 254,88 286,80 383,63 144,35 31,93
1970 1366,8 239,19 254,85 286,92 384,23 145,04 32,06
1980 1367,6 239,33 254,89 287,20 385,74 146,41 32,30
1990 1367,6 239,33 254,89 287,24 385,98 146,65 32,35
2000 1367,8 239,37 254,90 287,15 385,49 146,13 32,25
2010 1368,7 239,52 254,94 287,54 387,61 148,09 32,60
Tabla 4.1. Obtención del flujo de calor acumulado como consecuencia del efecto invernadero y cambio de temperatura asociado.
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
39 Ing. Evilus Rada Vilela
4.3.2.1. Incremento de la temperatura atmosférica asociado a la radiación infrarroja
absorbida por el vapor de agua proveniente de los procesos de combustión.
Al correlacionar el flujo de calor acumulado y el cambio de temperatura en la superficie
terrestre asociados al efecto invernadero durante el período comprendido entre los años
1950 y 2010, es posible construir el gráfico representado en la figura 4.2, el cual permite
establecer la relación expresada en la ecuación 4.4.
∆𝑇𝐸𝐼 = 0,181 𝐹𝐸𝐼 + 5,779 Ecuación 4.4
Figura 4.2. Variación de la temperatura con respecto a la acumulación de calor correspondiente al efecto invernadero.
De modo que el cambio en la temperatura del aire superficial asociado con el flujo de calor
absorbido únicamente por la masa de vapor de agua presente en la atmósfera (1,27 x 1016
kg) corresponde a 24,5 °C. De acuerdo a estos valores, una cantidad equivalente a 1 kg de
vapor de agua puede ser capaz de elevar la temperatura en 1,93 x 10-15 °C.
Al aplicar esta relación a la cantidad de vapor de agua que se ha generado como
subproducto de los procesos de combustión durante el período comprendido entre los años
1965 y 2010, estimada en el capítulo 3, se obtiene como resultado que 175.446 x 109 kg de
vapor de agua son capaces de elevar la temperatura de la superficie terrestre en 0,34°C.
y = 0,181x + 5,77931,70
31,80
31,90
32,00
32,10
32,20
32,30
32,40
32,50
32,60
32,70
143,50 144,00 144,50 145,00 145,50 146,00 146,50 147,00 147,50 148,00 148,50Var
iaci
ón
de
Tem
per
atu
ra,
∆T E
I,
°C
Acumulación de Energía por Efecto Invernadero , FEI,W/m2
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
40 Ing. Evilus Rada Vilela
4.3.3. INCREMENTO TOTAL DE LA TEMPERATURA ATMOSFÉRICA ASOCIADO AL VAPOR QUE
SE GENERA COMO SUBPRODUCTO DE LOS PROCESOS DE COMBUSTIÓN.
En los apartados anteriores se estimó el aumento de temperatura atribuible tanto al proceso
de condensación como a la capacidad de absorción de radiación infrarroja del vapor de agua
que ha sido generado mediante la combustión de hidrocarburos durante el período
comprendido entre los años 1965 y 2010.
Asumiendo una tendencia a la condensación total del vapor de agua generado, se estimó la
liberación a la atmósfera de un calor latente equivalente a 4,34 x 1017 kJ, correspondiente
éste a un aumento de temperatura de 0,1°C.
Por otro lado, de acuerdo a las propiedades radiativas que predominan en los gases de
efecto invernadero, se estimó que una cantidad de vapor de agua equivalente a la que se ha
generado mediante procesos de combustión entre los años 1965 y 2010, es capaz de
absorber 103,7 𝑊
𝑚2 de radiación infrarroja que serán emitidos de regreso a la superficie,
pudiendo elevar de esta forma la temperatura superficial del planeta en 0,34°C.
Considerando los dos mecanismos mediante los cuales el vapor de agua aporta calor a la
atmósfera, se atribuye un incremento de 0,44°C en la temperatura superficial terrestre a la
generación de vapor de agua mediante los procesos de combustión.
Como se mencionó previamente, el incremento en la temperatura superficial terrestre
responde tanto a factores naturales propios del sistema solar como a factores de origen
antropogénico. De acuerdo al apartado 2.6, la temperatura superficial del planeta se elevó
aproximadamente 0,7°C durante el período comprendido entre los años 1965 y 2010, de los
cuales aproximadamente 0,26°C pueden atribuirse a la variación en la incidencia de
radiación solar sobre el sistema, de modo que es válido deducir que los 0,44°C restantes
derivan de las perturbaciones atmosféricas de origen antropogénico.
A pesar de que gran parte de los datos que constituyen los registros climáticos anuales
deben considerarse como aproximaciones medias, el valor obtenido para el incremento de
la temperatura superficial terrestre atribuible a la generación de vapor de agua es
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
41 Ing. Evilus Rada Vilela
notablemente significativo dada su similitud con el valor que se atribuye a las
perturbaciones atmosféricas derivadas de la actividad humana.
Si bien se ha llegado a un consenso mundial en torno a la relación existente entre el
aumento en la concentración de los gases de efecto invernadero y el incremento de la
temperatura superficial terrestre, es razonable atribuir gran parte de este incremento a la
masa de vapor de agua presente en la atmósfera, dada su gran capacidad de absorción de
radiación infrarroja, el aporte de calor que deriva de los procesos de condensación y los
mecanismos de retroalimentación atmosféricos en los cuales participa.
De acuerdo a los resultados obtenidos, el vapor de agua generado en los procesos de
combustión es responsable de un 63% del incremento de la temperatura de la superficie del
planeta, pudiendo atribuirse el 37% restante a la presencia en la atmósfera de otros gases
de efecto invernadero, así como a las variaciones en la incidencia de radiación solar.
Demostrándose de esta manera la gran influencia que ejerce el vapor de agua generado en
los procesos de combustión sobre el calentamiento global.
5. TECNOLOGÍAS ENERGÉTICAS ALTERNATIVAS
5.1. DEMANDA ENERGÉTICA GLOBAL
Los procesos en los que intervienen los combustibles fósiles (hidrocarburos derivados del
petróleo y gas natural) constituyen actualmente la principal fuente de energía primaria
mundial, satisfaciendo un 58% de la demanda energética global. El carbón suple un 30% de
la demanda, mientras que el 12% restante está cubierto por energía hidroeléctrica, energía
nuclear y energías renovables (solar, eólica, marina y geotérmica). (Fig. 5.1)
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
42 Ing. Evilus Rada Vilela
Figura 5.1. Suministro Mundial de Energía Primaria para el año 2010. (Reporte Estadístico de la Energía Mundial 2011 de British Petrol)
5.1.1. DEMANADA GLOBAL DE LOS HIDROCARBUROS DERIVADOS DEL PETRÓLEO
El 72% de la energía proveniente de los hidrocarburos derivados del petróleo está destinado
al sector transporte (terrestre, marítimo y aéreo). El sector industrial consume un 22% de
esta energía en procesos que requieren altas temperaturas, generación de electricidad,
generación de vapor y obtención de energía mecánica. Un 5% de esta energía abastece las
necesidades de calefacción y demás servicios domésticos que presentan el sector
residencial y comercial. El 1% restante está destinado a la generación de energía eléctrica,
generalmente mediante plantas termoeléctricas. (Fig. 5.2)
Figura 5.2. Distribución sectorial del consumo de hidrocarburos derivados del petróleo como fuente de energía primaria. (Modificado de: http://theenergycollective.com/matt-jones/79866/energy-sources-and-uses)
34%
24%
30%
5%6%
1%Fuentes de energía primaria
Petróleo
Gas Natural
Carbón
Energia Nuclear
Energía Hidroeléctrica
Energías Renovables
72%
22%
5%
1%HC Derivados del Petróleo
Transporte
Industrial
Residencial/Comercial
Energía Eléctrica
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
43 Ing. Evilus Rada Vilela
5.1.2. DEMANDA GLOBAL DEL GAS NATURAL
En cuanto al uso del gas natural como fuente de energía primaria, el sector residencial y
comercial presenta el mayor porcentaje de consumo (34%). Un 32% del consumo
corresponde al sector industrial. El 30% de esta energía es destinada a la generación de
electricidad, mientras que el sector transporte sólo constituye el 3% del consumo de gas
natural. (Fig. 5.3)
Figura 5.3. Distribución sectorial del consumo de gas natural como fuente de energía primaria. (Modificado de:
http://theenergycollective.com/matt-jones/79866/energy-sources-and-uses)
5.2. IMPACTOS ASOCIADOS A LA EXPLOTACIÓN DE HIDROCARBUROS FÓSILES.
Diversos factores ambientales, económicos y sociales han motivado el desarrollo de
tecnologías energéticas alternativas que permitan atenuar la dependencia global que existe
con respecto a los combustibles fósiles.
5.2.1. IMPACTOS ECONÓMICOS
El modelo de desarrollo actual sugiere un crecimiento económico ilimitado sustentado
básicamente en el consumo de combustibles fósiles y carbón. Dado su carácter limitado en
el tiempo y el elevado nivel de consumo de estos recursos, se presenta un incremento en la
tasa de agotamiento de los mismos que supone, a mediano plazo, la necesidad de
3%
33%
34%
30%
Gas Natural
Transporte
Industrial
Residencial/Comercial
Energía Eléctrica
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
44 Ing. Evilus Rada Vilela
abastecimiento energético a partir de fuentes alternativas, prefereriblemente provenientes
de recursos renovables. Sin embargo, a pesar de que el desarrollo de tecnologías
alternativas prevé solucionar el problema de abastecimiento energético global, la fuerte
dependencia que existe entre la economía global actual y el mercado de los combustubles
fósiles sugiere una transición díficil desde un punto de vista netamente económico.
5.2.2. IMPACTOS AMBIENTALES
Por otro lado, la explotación desmesurada de estos recursos, desencadena una serie de
impactos negativos sobre los diferentes medios que componen la biosfera. Estos impactos
se producen desde la etapa en la que son extraídos hasta la etapa en la que son procesados,
resultando afectada la hidrósfera (derrames de hidrocarburos en cuerpos acuáticos,
incremento de la temeperatura de los mares y océanos, etc.); la litósfera (derrames de
hidrocarburos en suelos, minería de carbón, etc) y la atmósfera (incremento en las
emisiones de gases, vapor de agua, humo, etc).
5.2.3. IMPACTOS SOCIO-POLÍTICOS
El previsto declive en la producción de hidrocarburos fósiles en conjunto con la marcada
desigualdad en las tendencias de consumo energético a nivel global ha desencadenado
conflictos socio-políticos generalmente entre paises desarrollados, que presentan un alto
nivel de consumo, y países en vías de desarrollo que a pesar de contar con reservas de
hidrocarburos, presentan un nivel de consumo energético menor.
5.3. TECNOLOGÍAS ENERGÉTICAS ALTERNATIVAS QUE MINIMIZAN LA GENERACIÓN DE
VAPOR DE AGUA A PARTIR DE COMBUSTIBLES FÓSILES.
Es evidente la importancia que yace en torno a los impactos de diferente índole que genera
el consumo de hidrocarburos fósiles como fuente de energía principal. Esto hace de carácter
necesario la implementación de tecnologías que minimicen dichos impactos a la vez que
satisfagan la demanda energética global.
Dado que el presente proyecto está enfocado en el efecto que supone la generación de
vapor de agua a partir de los hidrocarburos fósiles sobre el calentamiento global, a
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
45 Ing. Evilus Rada Vilela
continuación se sugieren alternativas energéticas, desde un punto de vista tecnológico,
capaces de satisfacer la demanda global de acuerdo a los diferentes sectores que dependen
energéticamente de los procesos de combustión.
5.3.1. CELDAS DE COMBUSTIBLE DE HIDRÓGENO CON MEMBRANA ELECTROLÍTICA
POLIMÉRICA.
Las celdas de combustible son dispositivos electroquímicos que convierten la energía
química de una reacción directamente en energía eléctrica. Cada celda está formada por
dos electrodos porosos (ánodo y cátodo) separados por una membrana electrolítica
polimérica. Una corriente continua de oxígeno proveniente del aire es inyectada al cátodo,
mientras que una corriente continua de hidrógeno proveniente de un tanque es inyectado al
ánodo. En el ánodo, un primer catalizador divide el hidrógeno en protones y electrones. Los
protones migran hacia el cátodo a través de la membrana electrolítica, mientras que los
electrones se ven obligados a pasar hacia el cátodo por un circuito externo, generando así
energía aprovechable. En el cátodo, los protones y electrones provenientes del ánodo
reaccionan con el oxígeno del aire en presencia de un segundo catalizador para generar agua
líquida y calor.
La naturaleza intrínseca de los materiales que constituyen estas celdas les permite resistir a
densidades de corrientes altas a temperaturas de operación bajas (alrededor de 80°C),
confiriéndoles una capacidad de arranque rápido y la posibilidad de disposición de varias
celdas en un arreglo compacto y ligero, especialmente adecuado para los vehículos
automotores.
El agua líquida generada por el sistema podría almacenarse en tanques dentro del vehículo
para luego ser dispuesta en desagües instalados en las estaciones de servicio que proveen el
combustible. Esta agua formaría parte de la alimentación a un proceso de hidrólisis cuyos
electrolizadores funcionarían mediante un sistema de paneles solares que proveerían la
energía requerida para efectuar la electrólisis de la molécula de agua y obtener de esta
manera el hidrógeno que abastecería el sector automotor. Estableciéndose así un ciclo
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
46 Ing. Evilus Rada Vilela
cerrado que comprende la generación del combustible a partir de la electrólisis del agua
para luego obtener agua líquida y electricidad.
Actualmente existen sistemas de celdas de combustible que han sido instaladas para
abastecer energéticamente el sector residencial y comercial. Su alta eficiencia energética, la
posibilidad de obtener energía generando un mínimo volumen de emisiones atmosféricas y
su silencioso funcionamiento hacen de las celdas de combustible una alternativa importante
para los sectores residencial, comercial e industrial, siendo utilizadas principalmente para la
obtención de vapor de baja presión, agua caliente y requerimientos energéticos de
procesos. De acuerdo a la temperatura bajo la cual operan, las celdas de combustible de
hidrógeno con membrana electrolítica polimérica son apropiadas para la generación de
energía a escala residencial y comercial mientras que para la generación de energía
destinada al sector industrial se suelen emplear celdas de combustible de óxido sólido y
celdas de combustible de carbonatos fundidos.
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
47 Ing. Evilus Rada Vilela
6. CONCLUSIONES
- El vapor de agua que se genera como subproducto de los procesos de combustión
proviene de la reacción de oxidación entre el hidrógeno contenido en los
hidrocarburos y el oxígeno suministrado al proceso. Dado que el hidrógeno que
forma parte de los hidrocarburos proviene de las estructuras moleculares de los
restos de microflora y microfauna sepultados hace millones de años en el subsuelo,
no existe relación directa entre la masa de vapor de agua generado en los procesos
de combustión y la masa de agua que corresponde al ciclo hidrológico.
- Durante el período comprendido entre los años 1965 y 2010, se han generado a
nivel mundial 175.446 x 109 kg de vapor de agua, de los cuales 150.488 x 109 kg
provienen de la combustión de hidrocarburos derivados del petróleo y 24.958 x109
kg resultan de la combustión de gas natural.
- El incremento en la concentración de vapor de agua en la atmósfera constituye una
perturbación en el ciclo hidrológico que origina un mecanismo de retroalimentación
negativa, mediante el cual se aporta una cantidad adicional de calor latente a la
atmósfera como resultado de la condensación, elevándose así la temperatura del
aire, el cual a una mayor temperatura puede almacenar una mayor cantidad de
vapor de agua. Esta amplificación de la perturbación inicial constituye una causa
para la ocurrencia de fenómenos climáticos tanto a escala local como a escala
global.
- La condensación del vapor de agua generado en los procesos de combustión
durante el período comprendido entre los años 1965 y 2010 implica la liberación a
la atmósfera de un calor latente equivalente a 4,34 x 1017 kJ.
- La liberación de 4,34 x 1017 kJ como consecuencia de la condensación del vapor de
agua generado en los procesos de combustión durante el período comprendido
entre los años 1965 y 2010 origina un incremento en la temperatura del aire
superficial correspondiente a 0,1°C.
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
48 Ing. Evilus Rada Vilela
- Como resultado de la combinación de movimientos de transición a nivel molecular
que experimenta el vapor de agua al ser interceptado por un haz de radiación
infrarroja, éste representa el componente con mayor capacidad de absorción de
radiación térmica en la atmósfera, siendo responsable de aproximadamente el 70 %
de la energía que absorbe la atmósfera.
- El vapor de agua presente en la atmósfera absorbe una cantidad de radiación
infrarroja equivalente a aproximadamente 103,7 𝑊
𝑚2. Esto equivale a un incremento
de 24,5°C en la temperatura de la superficie terrestre, de modo que en ausencia del
vapor de agua en la atmósfera, la superficie terrestre presentaría una temperatura
de aproximadamente -10,5°C.
- La generación de vapor de agua en los procesos de combustión durante el período
comprendido entre los años 1965 y 2010 contribuye al incremento en el flujo de
energía térmica que es absorbido por la atmósfera, intensificando así el efecto
invernadero al contribuir con un aumento de aproximadamente 0,34°C en la
temperatura del aire superficial.
- El vapor de agua generado en los procesos de combustión durante el período
comprendido entre los años 1965 y 2010 contribuye a un incremento de 0,44°C en
la temperatura del aire superficial como consecuencia de la liberación de calor
latente durante el proceso de condensación del mismo y de la absorción de
radiación infrarroja.
- Dado que la elevación de la temperatura superficial del planeta se sitúa alrededor
de 0,7 °C para el período comprendido entre los años 1965 y 2010, puede atribuirse
el 63 % de este incremento a la generación de vapor de agua durante los procesos
de combustión y el 37% restante tanto a la generación de otros gases de efecto
invernadero como a la variación en la incidencia de la radiación solar.
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
49 Ing. Evilus Rada Vilela
- Debido a su alta eficiencia energética, las diferentes posibilidades de configuración y
el bajo volumen de generación de emisiones atmosféricas, los sistemas de celdas de
combustible de hidrógeno representan una alternativa ambientalmente segura para
el abastecimiento energético de los sectores que actualmente constituyen la
principal demanda de combustibles fósiles (transporte, residencial/comercial,
industrial).
- El funcionamiento de los sistemas de celdas de combustible de hidrógeno para la
generación de energía en conjunto con sistemas de paneles solares para la
obtención de hidrógeno mediante electrólisis del agua constituyen un proceso
acoplado cuya generación de subproductos se limita básicamente a agua líquida y
calor. La posibilidad de utilización de esta agua líquida para la obtención del
hidrógeno y el aprovechamiento del calor generado convierten este proceso en un
ciclo cerrado de alta eficiencia energética y cero emisiones de vapor de agua.
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
50 Ing. Evilus Rada Vilela
7. BIBLIOGRAFÍA
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Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
51 Ing. Evilus Rada Vilela
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Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
52 Ing. Evilus Rada Vilela
ANEXOS
Anexo 1. Volumen molar para el metano a condiciones estándar (Obtenido mediante el software ThermoSolver V.1.0)
Anexo 2. Volumen molar para el etano a condiciones estándar (Obtenido mediante el software ThermoSolver V.1.0)
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
53 Ing. Evilus Rada Vilela
Anexo 3. Volumen molar para el dióxido de carbono a condiciones estándar (Obtenido mediante el software ThermoSolver V.1.0)
Anexo 4. Volumen molar para el propano a condiciones estándar (Obtenido mediante el software ThermoSolver V.1.0)
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
54 Ing. Evilus Rada Vilela
Anexo 5. Volumen molar para el nitrógeno a condiciones estándar (Obtenido mediante el software ThermoSolver V.1.0)
Anexo 6. Incidencia de Radiación Solar en el sistema Atmósfera-Tierra para el período comprendido entre los años 1950 y 2000. (Modificado de Seinfileld y Pandis, 2005)
1365,5
1366
1366,5
1367
1367,5
1368
1368,5
1369
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
Rad
iaci
ón
So
lar
(W/m
2)
Año
Influencia del Vapor de Agua Generado en Procesos de Combustión de Hidrocarburos Fósiles sobre el Calentamiento Global
55 Ing. Evilus Rada Vilela
Anexo 7. Temperatura media global del aire superficial para el período comprendido entre los años 1948 y 2010.
(Análisis NCEP obtenido mediante NOAA ERSL PS en http://www.esrl.noaa.gov/psd/data/timeseries/)
13
13,2
13,4
13,6
13,8
14
14,2
14,4
14,6
19
48
19
50
19
52
19
54
19
56
19
58
19
60
19
62
19
64
19
66
19
68
19
70
19
72
19
74
19
76
19
78
19
80
19
82
19
84
19
86
19
88
19
90
19
92
19
94
19
96
19
98
20
00
20
02
20
04
20
06
20
08
20
10Te
mp
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al, °
C
Año