Cuestionario

La Guía del alumno y el «Paquete de inicio: Ciencia del gas natural» contienen el cuestionario.
Clave de respuestas: P1:A P2:D P3:C P4:A

Lectura y Lectura ampliada

La Guía del alumno contiene las hojas informativas «Ciencia del gas natural – Lectura» y «Ciencia del gas natural – Lectura ampliada».

Clave de respuestas – Lectura

1. Metano.
2. A partir de plantas y animales antiguos sepultados bajo tierra, transformados por el calor y la presión.
3. Un método para fracturar rocas y liberar el gas atrapado mediante fluido a alta presión.
4. Puede provocar pequeños terremotos o dañar las fuentes de agua cercanas.
5. A través de largas tuberías subterráneas.
6. Es gas natural enfriado hasta convertirse en líquido para facilitar su almacenamiento y transporte.
7. Generar electricidad, calentar hogares, cocinar, propulsar vehículos, fabricar productos.
8. Para ayudar a las personas a detectar fugas y mantenerse seguras.
9. Libera menos dióxido de carbono que el carbón o el petróleo.
10. Metano recolectado a partir de residuos, como granjas ganaderas o vertederos.

Clave de respuestas – Lectura ampliada

1. Metano.
2. A partir de plantas y animales antiguos sepultados bajo calor y presión, o a partir de pequeños microbios en lugares sin oxígeno.
3. Fracturación hidráulica.
4. Porque el gas natural no tiene olor y el odorizante ayuda a las personas a detectar fugas.
5. Gasoductos.
6. Calentar hogares y cocinar.
7. Gas natural licuado; es útil para transportar gas al extranjero donde no llegan los gasoductos.
8. Las fugas pueden provocar explosiones o incendios.
9. Libera dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero.
10. Ha aumentado, especialmente para la generación de electricidad, mientras que el uso del carbón ha disminuido.
11. Porque emite menos CO₂ que el carbón y el petróleo, puede ayudar a reducir las emisiones mientras las fuentes más limpias como la eólica y la solar siguen creciendo.
12. La fracturación hidráulica aumenta el suministro de gas y la independencia energética, pero también puede provocar contaminación del agua, terremotos y perturbación del hábitat.
13. El gas natural podría reemplazar combustibles más contaminantes como el carbón para reducir emisiones rápidamente. Sin embargo, sigue siendo un combustible fósil y contribuye al cambio climático, por lo que no es una solución permanente.
14. La antigua China.
15. La Fredonia Gas Light Company, en Fredonia, Nueva York.

Cálculo

La Guía del alumno contiene la actividad «Ciencia del gas natural – Cálculo».
P1: Energía por día: 2.400 ft² × 60 BTU por ft² = 144.000 BTU por día
Energía total en 90 días: 144.000 × 90 = 12.960.000 BTU
12.960.000 BTU / 1.030 BTU por ft³ = 12.582,52 ft³
12.582,52 ft³ / 1.000 = 12,58 mcf
P2: Gas real necesario = energía necesaria / eficiencia del horno
12,58 mcf / 0,8 = 15,725 mcf
Costo = gas real necesario × costo por mcf
15,725 mcf × $6,00 por mcf = $94,35
P3: 12,58 mcf / 0,9 = 13,98 mcf
13,98 mcf × $6,00 por mcf = $83,88
$94,35 – $83,88 = $10,47 (3 meses)
$10,47 × 4 = aproximadamente $41,88 ahorrados en un año

Conjunto de datos

La Guía del alumno contiene el «Conjunto de datos: Ciencia del gas natural».
Pregunta 1: El gas natural mostró el aumento más constante en producción entre 2000 y 2023. Las respuestas pueden variar. (Ejemplo: Esta consistencia podría deberse a que muchos países están invirtiendo en gas natural por ser una mejor alternativa al carbón en cuanto a emisiones en las centrales eléctricas. También se usa para calefacción e industria, lo que mantiene estable la demanda.)
Pregunta 2: Entre 2000 y 2023, el carbón tuvo el mayor aumento absoluto (49.789,16 TWh – 26.812,19 TWh = 22.976,97 TWh), muy por encima del petróleo y el gas. Las respuestas pueden variar. (Ejemplo: El gran aumento del carbón puede deberse al crecimiento industrial en países en desarrollo que aún dependen en gran medida del carbón para la electricidad. Suele ser más barato y accesible que otros combustibles.)
Pregunta 3: Las respuestas pueden variar.
Pregunta 4: El gas natural muestra una línea de crecimiento más suave y constante que el carbón y el petróleo, pero también es el menos producido de los tres. Mientras que el carbón y el petróleo tuvieron algunas caídas (especialmente alrededor de 2020), el gas natural no descendió mucho. Al mismo tiempo, los tres muestran una tendencia al alza (crecimiento) en general, siendo el petróleo el más producido, seguido del carbón y luego el gas natural.

Pregunta 5: Las respuestas pueden variar. (Ejemplo: Para sostener la creciente producción de gas, un país necesitaría invertir en tecnología y equipos de perforación, gasoductos para transportar el gas, instalaciones de almacenamiento y terminales de exportación como puertos de gas natural licuado (GNL). También necesitarían sistemas de seguridad y regulación, así como nuevas centrales eléctricas que usen el gas natural de manera eficiente y la expansión de su red eléctrica.)

Laboratorio: Ciencia del gas natural

La Guía del alumno contiene las preguntas del «Laboratorio: Explorar el gas natural».

Clave de respuestas – Preguntas de análisis de la Estación 1
Pregunta 1: El globo se infla debido a la producción de dióxido de carbono durante la descomposición del azúcar mediante respiración anaeróbica (fermentación). El gas se acumula en el globo, haciendo que se expanda.
Pregunta 2: Esto simula la digestión microbiana en vertederos o biodigestores, donde los microbios descomponen residuos orgánicos y liberan gases como el metano y el dióxido de carbono. Las similitudes incluyen la descomposición microbiana de material orgánico y la producción de gas que puede capturarse. Las diferencias incluyen que el modelo de levadura produce principalmente dióxido de carbono, mientras que la digestión microbiana real produce una mezcla de metano y dióxido de carbono. Los microbios de los vertederos también trabajan en ambientes con poco oxígeno y tardan más tiempo.

Clave de respuestas – Preguntas de análisis de la Estación 2
Pregunta 1: La jeringa que inyecta agua coloreada representa el fluido de alta presión que se inyecta en las capas de roca. Las similitudes incluyen las fracturas que se forman en las capas de roca y cómo el fluido se desplaza a través del material poroso una vez que se produce la fractura. Las diferencias incluyen que la fracturación hidráulica real utiliza presiones extremas y roca real en las profundidades del subsuelo.
Pregunta 2: Los posibles riesgos ambientales incluyen la contaminación si los fluidos de las aguas subterráneas se filtran a través de las capas fracturadas, la sismicidad inducida (pequeños terremotos), la eliminación de aguas residuales y los derrames superficiales, y la perturbación del hábitat por la actividad de perforación.

Clave de respuestas – Preguntas de análisis de la Estación 3
Pregunta 1: Es probable que el gas natural haya liberado la mayor cantidad de energía, según el mayor aumento de la temperatura del agua.
Pregunta 2: El gas natural fue el más limpio, ya que, aunque produjo vapor de agua y dióxido de carbono, probablemente generó menos hollín y humo que la vela y el gel de etanol.
Pregunta 3: El gas natural produce más energía y se quema de manera más limpia que las velas (cera) y el gel de etanol. Produce menos partículas (hollín) y emite principalmente dióxido de carbono y vapor de agua.

Clave de respuestas – Actividad de cierre (Respuestas de ejemplo)
Formación: El material orgánico queda sepultado y comprimido durante millones de años bajo calor y presión, formando gas natural. Un beneficio es la formación de un recurso energético abundante. Un impacto es que esta fuente de energía no es renovable y podría liberar metano durante la extracción.
Extracción: La perforación y la fracturación hidráulica liberan gas natural de yacimientos subterráneos. Los beneficios incluyen el alto rendimiento energético y la creación de empleos. Los impactos incluyen el riesgo de contaminación de aguas subterráneas y la perturbación del hábitat.
Combustión: El gas natural se quema para calefacción, electricidad y transporte. Los beneficios incluyen una alta eficiencia y menos partículas que la combustión de carbón o petróleo. Los impactos incluyen las emisiones de dióxido de carbono.
Uso: La energía producida con gas natural se utiliza en centrales eléctricas, hogares, fábricas y vehículos. Un beneficio del gas natural es que genera menos emisiones que otros combustibles fósiles. Un impacto es el alto costo de la inversión en infraestructura.
Impacto ambiental: Emisiones de gases de efecto invernadero, junto con el riesgo de fugas de metano y contaminación del agua y la tierra. Un beneficio del gas natural es que sirve como «combustible puente» para la transición entre los combustibles fósiles y fuentes de energía con menores emisiones. Sin embargo, sigue contribuyendo a la contaminación del aire con emisiones de dióxido de carbono.

Clave de respuestas – Preguntas de conclusión
Pregunta 1: Alta producción de energía, menos emisiones que el carbón o el petróleo, produce menos hollín y menos partículas, es fiable y ampliamente disponible, útil de muchas maneras, incluida la calefacción, la producción de electricidad y como combustible para el transporte.
Pregunta 2: Emite dióxido de carbono al quemarse, riesgo de fugas de metano (el metano es un potente gas de efecto invernadero), riesgo de contaminación de aguas subterráneas por fracturación hidráulica, perturbación del hábitat y el paisaje durante la extracción.
Pregunta 3: Las técnicas de perforación mejoradas reducen las fugas y los derrames; tecnologías de captura de metano y detección de fugas; investigación sobre la captura y almacenamiento de carbono; transición hacia fuentes de energía con menores emisiones; regulaciones de monitoreo para proteger la calidad del agua y del aire.