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Física: Fuentes de Energía




Enviado por conflor



    1- ¿ Cuáles son las fuentes de energía
    ?

    • Energía nuclear

    Energía liberada durante la fisión o fusión de núcleos
    atómicos. Las cantidades de energía que pueden
    obtenerse mediante procesos nucleares superan con
    mucho a las que pueden lograrse mediante procesos químicos, que
    sólo implican las regiones externas del átomo.

    La energía de cualquier sistema, ya sea físico,
    químico o nuclear, se manifiesta por su capacidad de
    realizar trabajo o liberar calor o radiación. La
    energía total de un sistema siempre se conserva, pero
    puede transferirse a otro sistema o convertirse de una
    forma a otra.

    • Energía cinética

    Energía que un objeto posee debido a su movimiento. La energía
    cinética depende de la masa y la velocidad del objeto
    según la ecuación

    E = 1mv2

    donde m es la masa del objeto y v2 la
    velocidad del mismo elevada al
    cuadrado. El valor de E también
    puede derivarse de la ecuación

    E = (ma)d

    donde a es la aceleración de la masa
    m y d es la distancia a lo largo de la cual se
    acelera. Las relaciones entre la energía cinética y la
    energía potencial, y entre los conceptos de fuerza, distancia,
    aceleración y energía, pueden ilustrarse elevando un
    objeto y dejándolo caer.

    Cuando el objeto se levanta desde una superficie se le
    aplica una fuerza vertical. Al actuar esa
    fuerza a lo largo de una
    distancia, se transfiere energía al objeto. La energía
    asociada a un objeto situado a determinada altura sobre una
    superficie se denomina energía potencial. Si se deja caer el
    objeto, la energía potencial se convierte en energía
    cinética. Véase Mecánica.

    • Energía potencial

    Energía almacenada que posee un sistema como resultado de las
    posiciones relativas de sus componentes. Por ejemplo, si se
    mantiene una pelota a una cierta distancia del suelo, el sistema formado por la pelota y
    la Tierra tiene una
    determinada energía potencial; si se eleva más la
    pelota, la energía potencial del sistema aumenta. Otros
    ejemplos de sistemas con energía
    potencial son una cinta elástica estirada o dos imanes que
    se mantienen apretados de forma que se toquen los polos
    iguales.

    Para proporcionar energía potencial a un sistema es
    necesario realizar un trabajo. Se requiere esfuerzo para levantar
    una pelota del suelo, estirar una cinta
    elástica o juntar dos imanes por sus polos iguales. De
    hecho, la cantidad de energía potencial que posee un sistema
    es igual al trabajo realizado sobre el sistema para situarlo en
    cierta configuración. La energía potencial también
    puede transformarse en otras formas de energía. Por ejemplo,
    cuando se suelta una pelota situada a una cierta altura, la
    energía potencial se transforma en energía
    cinética.

    Fuentes
    Renovables

    • Energía
      Hidráulica

    Ya desde la antigüedad, se reconoció que
    el agua que fluye desde un
    nivel superior a otro inferior posee una determinada energía
    cinética susceptible de ser convertida en trabajo, como
    demuestran los miles de molinos que a lo largo de la historia fueron construyéndose a
    orillas de los ríos.

    Más recientemente, hace más de un siglo, se
    aprovecha la energía hidráulica para generar electricidad, y de hecho fue una
    de las primeras formas que se emplearon para producirla.
    El aprovechamiento de la energía potencial del agua para producir energía eléctrica
    utilizable, constituye en esencia la energía
    hidroeléctrica. Es por tanto, un recurso renovable y
    autóctono. El conjunto de instalaciones e infraestructura
    para aprovechar este potencial se denomina central
    hidroeléctrica.

    Hoy en día, con los problemas medioambientales, se
    ven las cosas desde otra perspectiva. Esto ha hecho que se vayan
    recuperando infraestructuras abandonadas dotándolas de
    nuevos equipos automatizados y turbinas de alto rendimiento. En
    consecuencia, el impacto ambiental no es más
    del que ya existía o por lo menos inferior al de una gran
    central. A estas instalaciones, con potencia inferior a 5.000KW se
    les denomina minihidráulicas.

    Las minicentrales hidroeléctricas están
    condicionadas por las características del lugar de
    emplazamiento. La topografía del terreno
    influye en la obra civil y en la selección del tipo de
    máquina.

    • Centrales de aguas fluyentes

    Aquellas instalaciones que mediante una obra de toma,
    captan una parte del caudal del río y lo conducen hacia la
    central para su aprovechamiento, para después devolverlo
    al cauce del río.

    • Centrales de pie de presa

    Son los aprovechamientos hidroeléctricos que tienen
    la opción de almacenar las aportaciones de un río
    mediante un embalse. En estas centrales se regulan los caudales
    de salida para utilizarlos cuando se precisen

    • Centrales de canal de riego o
      abastecimiento

    Se pueden distinguir dos tipos:

    • Con desnivel existente en el propio
      canal

    Se aprovecha mediante la instalación de una
    tubería forzada, que conduce el agua a la central,
    devolviéndola posteriormente al curso normal del
    canal.

    • Con desnivel existente entre el canal y el curso de
      un río cercano

    En este caso la central se instala cercana al río y
    se aprovechan las aguas excedentes en el canal.

    A la hora de realizar un proyecto de una minicentral
    hidroeléctrica y dependiendo del tipo por su emplazamiento,
    la determinación del caudal y la altura de salto
    determinará la potencia a instalar, así
    como, el tipo de miniturbina.

    Existen varios tipos de miniturbinas:

    De reacción, que aprovecha la energía
    de presión del agua en energía
    cinética en el estator, tanto en la entrada como en la
    salida, estas aprovechan la altura disponible hasta el nivel de
    desagüe.

    Kaplan: se componen básicamente de una cámara
    de entrada que puede ser abierta o cerrada, un distribuidor fijo,
    un rodete con cuatro o cinco palas fijas en forma de hélice
    de barco y un tubo de aspiración.

    Francis: caracterizada por que recibe el flujo de
    agua en dirección radial,
    orientándolo hacia la salida en dirección
    axial.

    Se compone de:

    Un distribuidor que contiene una serie de álabes
    fijos o móviles que orientan el agua hacia el rodete. Un
    rodete formado por una corona de paletas fijas, torsionadas de
    forma que reciben el agua en dirección radial y lo
    orientan axialmente. Una cámara de entrada, que puede ser
    abierta o cerrada de forma espiral, para dar una componente
    radial al flujo de agua. Un tubo de
    aspiración o de salida de agua, que puede ser recto o
    acodado y se encarga de mantener la diferencia de presiones
    necesaria para el buen funcionamiento de la turbina.

    De flujo cruzado: también conocida como de doble
    impulsión, constituida principalmente por un inyector de
    sección rectangular provisto de un álabe longitudinal
    que regula y orienta el caudal que entra en la turbina, y un
    rodete de forma cilíndrica, con múltiples palas
    dispuestas como generatrices y soldadas por los extremos a discos
    terminales.

    El caudal que entra en la turbina es orientado por el
    álabe del inyector, hacia las palas del rodete, produciendo
    un primer impulso. Posteriormente, atraviesa el interior del
    rodete y proporciona un segundo impulso, al salir del mismo y
    caer por el tubo de aspiración.

    De acción, que aprovecha la energía de
    presión del agua para convertirla en energía
    cinética en el estator, estas aprovechan la altura
    disponible hasta el eje de la turbina.

    Pelton: Consta de un disco circular que tiene montados
    en su periferia unas paletas en forma de doble cuchara y de un
    inyector que dirige y regula el chorro de agua que inciden sobre
    las cucharas, provocando el movimiento de giro de la
    turbina.

    • Energía Solar

    Energía radiante producida en el Sol como resultado de
    reacciones nucleares de fusión . Llega a la Tierra a través del
    espacio en cuantos de energía llamados fotones, que
    interactúan con la atmósfera y la superficie terrestres.
    La intensidad de la radiación solar en el borde exterior de
    la atmósfera, si se
    considera que la Tierra está a su
    distancia promedio del Sol, se llama constante solar, y su
    valor medio es 1,37 × 106
    erg/s/cm2, o unas 2 cal/min/cm2. Sin embargo, esta cantidad no es
    constante, ya que parece ser que varía un 0,2% en un periodo
    de 30 años. La intensidad de energía real disponible en
    la superficie terrestre es menor que la constante solar debido a
    la absorción y a la dispersión de la radiación que
    origina la interacción de los fotones con la atmósfera.

    La intensidad de energía solar disponible
    en un punto determinado de la Tierra depende, de forma
    complicada pero predecible, del día del año, de la hora
    y de la latitud. Además, la cantidad de energía solar que puede
    recogerse depende de la orientación del dispositivo
    receptor.

    • Energía Solar
      Térmica

    Un sistema de aprovechamiento de la energía solar muy
    extendido es el térmico. El medio para conseguir este aporte
    de temperatura se hace por medio
    de colectores.

    El colector es una superficie, que expuesta a la
    radiación solar, permite absorber su calor y transmitirlo a un
    fluido. Existen tres técnicas diferentes entre sí en
    función de la temperatura que puede alcanzar
    la superficie captadora. De esta manera, los podemos clasificar
    como:

    Baja temperatura, captación directa, la
    temperatura del fluido es por
    debajo del punto de ebullición .

    Media temperatura, captación de bajo
    índice de concentración, la temperatura del fluido es
    más elevada de 100ºC .

    Alta temperatura, captación de alto
    índice de concentración, la temperatura del fluido es
    más elevada de 300ºC .

    • Energía Solar
      Fotovoltática

    El sistema de aprovechamiento de la energía del Sol
    para producir energía eléctrica se
    denomina conversión fotovoltaica.

    Las células solares están
    fabricadas de unos materiales con unas
    propiedades específicas, denominados semiconductores.

    Para entender el funcionamiento de una célula solar, debemos de
    entender las propiedades de estos semiconductores.

    Propiedades de los semiconductores.

    Los electrones que se encuentran orbitando al rededor
    del núcleo atómico no pueden tener cualquier
    energía, solamente unos valores determinados, que son
    denominados, niveles energéticos, a los que se pone nombre:
    1s, 2s, 2p, 3s, 3p.

    Las propiedades químicas de los elementos
    están determinadas por el número de electrones en su
    última capa y por electrones que faltan para completarla. En
    el silicio, material que se usa para la construcción de una
    célula solar, en su
    última capa, posee cuatro electrones y faltan otros cuatro
    para completarla.

    Cuando los átomos de silicio se unen a otros,
    comparten los electrones de las últimas capas con la de los
    átomos vecinos, formando lo que se denomina enlace
    covalente. Estas agrupaciones dan lugar a un sólido de
    estructura
    cristalina.

    De la forma, que los electrones de un átomo no pueden tener
    cualquier energía, los electrones de un cristal tampoco
    pueden tomar cualquier energía.

    Teniendo en cuenta que en el átomo sus propiedades se
    determinan en la última capa, ahora son agrupaciones de
    capas, llamadas bandas de energía, y que definen las
    propiedades electrónicas de un cristal.

    Las dos últimas capas ocupadas por electrones
    reciben el nombre de banda de conducción y banda de
    valencia. Estas están separadas por una energía
    denominada gap.

    Para poder entender esto
    describiremos los tipos de materiales existentes,
    eléctricamente hablando:

    • Conductores, disponen de unos electrones de valencia
      poco ligados al núcleo y que pueden moverse con facilidad
      dentro de la red cristalina respondiendo a un
      estímulo externo.
    • Semiconductores, sus electrones de valencia
      están más ligados a sus núcleos que los
      conductores, pero basta suministrar una pequeña cantidad
      de energía para que se comporten igual que
      estos.
    • Aislantes, los electrones de valencia están
      fuertemente ligados al núcleo y la energía a
      suministrar para poder desprenderse del
      átomo sería
      excesivamente grande.

    Llegando a este punto, podemos decir que a cierta
    temperatura, algunos electrones tendrán energía
    suficiente para desligarse de los átomos, a estos electrones
    libres se les denomina "electrones" y se les asocia con los
    niveles energéticos de la banda de
    conducción.

    A los enlaces que han dejado vacíos se les denomina
    "huecos"; para entender mejor este racionamiento diremos que los
    "huecos" se comportan de la misma forma que partículas con
    carga positiva.

    Si pusiéramos un cristal de estas características, lo
    único que conseguiríamos sería calentar el
    cristal, ya que los electrones se moverían dentro del propio
    cristal, se generarían pares electron-hueco, que constan de
    un electrón que se mueve y deja un hueco, a ese hueco
    irá otro electrón próximo, generando otro hueco y
    así sucesivamente.

    Para generar una corriente eléctrica hace falta un
    campo magnético, que se consigue con la unión de dos
    cristales semiconductores, uno de tipo "p"
    y otro de tipo "n".

    Estos semiconductores se obtienen con
    un cristal semiconductor muy puro, introduciéndoles
    impurezas (dopado).

    Una de las regiones se dopa con fósforo, que tiene
    cinco electrones de valencia, uno más que el silicio, de
    forma que esta región dopada muestra una afinidad por los
    electrones mayor que el silicio puro. A esta región se le
    denomina de tipo n.

    La otra región de dopa con boro, que tiene tres
    electrones de valencia, uno menos que el silicio, de forma que
    esta región muestra una afinidad por los
    electrones inferior que el silicio puro. A esta región se le
    denomina de tipo p.

    De esta forma, teniendo un cristal semiconductor de
    silicio formado por una región de tipo p y otra región
    de tipo n, se consigue una diferencia de potencial que hace que
    los electrones tengan menos energía en la zona n que en la
    zona p. Por esta razón los electrones son enviados a la zona
    n y los huecos a la zona p.

    Cuando inciden fotones sobre este tipo de semiconductor,
    unión p-n, es cuando entonces se rompen algunos enlaces,
    generándose de esta forma pares
    electrón-hueco.

    Las células solares, para
    poder suministrar energía
    al exterior, van provistas de unos dedos o mallas de
    metalización frontal, que consisten en partes metálicas
    por la que circula al exterior la corriente eléctrica
    generada.

    Si esta generación se produce a una distancia de la
    unión menor que lo que se denomina longitud de
    difusión, estos pares serán separados por el fuerte
    campo eléctrico que existe en la unión, moviéndose
    el electrón hacia la zona n y el hueco hacia la zona p. De
    esta forma se da una corriente de la zona n a la zona
    p.

    Si estos electrones consiguen ser recolectados por la
    malla de metalización, obtendremos energía
    eléctrica

    Si la longitud de difusión es muy corta, el par
    electrón-hueco, se recombinará, lo cuál dará
    origen a calor.

    Por supuesto esto siempre que la célula esté
    iluminada.

    De todas formas no todos los fotones incidentes generan
    electricidad, hay factores que
    hacen que existan pérdidas en esta
    generación.

    • Energía de fotones incidentes, hay veces que los
      fotones incidentes no disponen de la energía necesaria
      para romper un enlace covalente y crear un par
      electrón-hueco, y otras, el fotón tiene demasiada
      energía, lo cual se disipa en forma de calor.
    • Recombinación, es el hecho de que los electrones
      liberados ocupen un hueco próximo a ellos.
    • Reflexión, parte de la radiación incidente
      en la célula es
      reflejada.
    • Malla de metalización, estos contactos
      eléctricos en el exterior de la célula, disminuye la
      superficie de captación.
    • Resistencia serie, es el efecto Joule producido por
      el paso de electrones a través del silicio, la malla de
      metalización y resistencia de los contactos de
      conexión eléctricas al circuito exterior.
    • Resistencia paralelo, tiene origen en las
      imperfecciones de la unión p-n, creando fugas de
      corriente.

    Estas células conexionadas entre
    sí, y montadas en un módulo o panel es lo que llamamos
    panel solar. Cuyas características electricas
    vienen determinadas por el numero y forma de conexión de las
    células.

    Conexión serie, conexionadas de forma que el lado p
    sea conectado con el lado n de otra célula, así
    sucesivamente, quedando cada extremo con un lado n y otro
    p.

    Las tensiones generadas de cada célula se suman, la
    corriente es el valor de una célula.

    Conexión paralelo, conexionados todos los lados de
    tipo p, por un lado, y los de tipo n por otro.

    La tensión generada es la de una célula y la
    corriente es la suma de todas.

    Conexión mixta, es la conexión en serie y en
    paralelo de las células.

    Donde la tensión generada es la suma de las
    tensiones de células en serie y la corriente es la suma de
    todas las células en paralelo.

    Itotal = I x número de celulas en
    paralelo

    Vtotal = V x número de células en
    serie

    Existen varios tipos de paneles fotovoltaicos, que se
    diferencian bien por su tecnología de fabricación de
    células o por su aplicación.

    • Silicio monocristalino
    • Silicio policristalino
    • Silicio amorfo
    • Policristalinos de lámina delgada
    • Paneles para el espacio
    • Sulfuro de cadmio y sulfuro de cobre
    • Teluro de cadmio
    • Seleniuro de cobre e indio
    • Arseniuro de galio o de
      concentración
    • Bifaciales
    • Energía
      Geotérmica

    Nuestro planeta guarda una enorme cantidad de
    energía en su interior. Un volcán o un geíser es
    una buena muestra de ello.

    Son varias las teorías que tratan de
    explicar las elevadas temperaturas del interior de la Tierra. Unas sostienen que
    se debe a las enormes presiones existentes bajo la corteza
    terrestre; otras suponen que tienen origen en determinados
    procesos radiativos internos;
    por último, hay una teoría que lo atribuye a
    la materia incandescente que
    formó nuestro planeta.

    Diversos estudios científicos realizados en
    distintos puntos de la superficie terrestre han demostrado que,
    por término medio, la temperatura interior de la Tierra aumenta 3ºC cada
    100m. de profundidad.

    Este aumento de temperatura por unidad de profundidad es
    denominado gradiente geotérmico.

    Se supone que variará cuando alcancen grandes
    profundidades, ya que en el centro de la Tierra se superarían los
    20.000ºC, cuando en realidad se ha calculado que es,
    aproximadamente, de 6.000ºC.

    La forma más generalizada de explotarla, a
    excepción de fuentes y baños termales,
    consiste en perforar dos pozos, uno de extracción y otro de
    inyección.

    En el caso de que la zona esté atravesada por un
    acuífero se extrae el agua caliente o el vapor,
    este se utiliza en redes de calefacción y se vuelve a
    inyectar, en el otro caso se utiliza en turbinas de
    generación de electricidad.

    En el caso de no disponer de un acuífero, se suele
    proceder a la fragmentación de las rocas calientes y a la
    inyección de algún fluido.

    Es difícil el aprovechamiento de esta energía
    térmica, ocasionado por el bajo flujo de calor, debido a la baja
    conductividad de los materiales que la constituyen;
    pero existen puntos en el planeta que se producen anomalías
    geotérmicas, dando lugar a gradientes de temperatura de
    entre 100 y 200ºC por kilómetro, siendo estos puntos
    aptos para el aprovechamiento de esta energía.

    Tipos:

    • Hidrotérmicos, tienen en su interior de
      forma natural el fluido caloportador, generalmente agua en
      estado líquido o en
      vapor, dependiendo de la presión y temperatura. Suelen
      encontrarse en profundidades comprendidas entre 1 y 10
      km.
    • Geopresurizados, son similares a los
      hidrotérmicos pero a una mayor profundidad,
      encontrándose el fluido caloportador a una mayor
      presión, unos 1000 bares y entre 100 y 200ºC, con un
      alto grado de salinidad, generalmente acompañados de
      bolsas de gas y minerales
      disueltos.
    • De roca caliente, son formaciones rocosas
      impermeables y una temperatura entre 100 y 300ºC,
      próximas a bolsas magmáticas.
    • Energía Eólica

    La fuente de energía eólica es el viento, o
    mejor dicho, la energía mecánica que, en forma de
    energía cinética transporta el aire en movimiento. El viento es
    originado por el desigual calentamiento de la superficie de
    nuestro planeta, originando movimientos convectivos de la masa
    atmosférica.

    La Tierra recibe una gran
    cantidad de energía procedente del Sol. Esta energía,
    en lugares favorables, puede ser del orden de 2.000 Kwh/m2
    anuales. El 2 por ciento de ella se transforma en energía
    eólica con un valor capaz de dar una
    potencia de 10E+11
    Gigavatios.
    En la antigüedad no se conocían estos datos, pero lo que sí es
    cierto, es que intuitivamente conocían el gran potencial de
    esta energía.

    Las formas de mayor utilización son las de producir
    energía eléctrica y
    mecánica, bien sea para
    autoabastecimiento de electricidad o bombeo de agua.
    Siendo un aerogenerador los que accionan un generador
    eléctrico y un aeromotor los que accionan dispositivos, para
    realizar un trabajo mecánico.

    Partes de un aerogenerador:

    • Cimientos, generalmente constituidos por
      hormigón en tierra, sobre el cual se
      atornilla la torre del aerogenerador.
    • Torre, fijada al suelo por los cimientos,
      proporciona la altura suficiente para evitar turbulencias y
      superar obstáculos cercanos; la torre y los cimientos son
      los encargados de transmitir las cargas al suelo.
    • Chasis, es el soporte donde se encuentra el
      generador, sistema de frenado, sistema de orientación,
      equipos auxiliares (hidráulico), caja de cambio, etc. Protege a estos
      equipos del ambiente y sirve, a su vez,
      de aislante acústico.
    • El buje, pieza metálica de fundición que
      conecta las palas al eje de transmisión.
    • Las palas, cuya misión es la de absorber
      energía del viento; el rendimiento del aerogenerador
      depende de la geometría de las palas,
      interviniendo varios factores:
      • Longitud
      • Perfil
      • Calaje
      • Anchura

    Sistemas de un aerogenerador:

    • Orientación, mantiene el rotor cara al viento,
      minimizando los cambios de dirección del rotor con
      los cambios de dirección de viento;
      Estos cambios de dirección provocan pérdidas de
      rendimiento y genera grandes esfuerzos con los cambios de
      velocidad.
    • Regulación, controla la velocidad del rotor y el par
      motor en el eje del rotor,
      evitando fluctuaciones producidas por la velocidad del
      viento.
    • Transmisión, utilizados para aumentar la
      velocidad de giro del rotor, para poder accionar un generador
      de corriente eléctrica, es un multiplicador, colocado
      entre el rotor y el generador.
    • Generador, para la producción de corriente
      continua (DC) dinamo y para la producción de corriente alterna (AC)
      alternador, este puede ser síncrono o
      asíncrono.

    • Energía del Mar

    Los mares y los océanos son inmensos colectores
    solares, de los cuales se puede extraer energía de
    orígenes diversos.

    • La radiación solar incidente sobre los
      océanos, en determinadas condiciones atmosféricas, da
      lugar a los gradientes térmicos oceánicos (diferencia
      de temperaturas) a bajas latitudes y profundidades menores de
      1000 metros.
    • La iteración de los vientos y las aguas son
      responsables del oleaje y de las corrientes
      marinas.
    • La influencia gravitacional de los cuerpos celestes
      sobre las masas oceánicas provoca mareas.

    Energía de las mareas:

    La energía estimada que se disipa por las mareas es
    del orden de 22000 TWh. De esta energía se considera
    recuperable una cantidad que ronda los 200 TWh.

    El obstáculo principal para la explotación de
    esta fuente es el económico. Los costes de inversión tienden a ser
    altos con respecto al rendimiento, debido a las bajas y variadas
    cargas hidráulicas disponibles. Estas bajas cargas exigen la
    utilización de grandes equipos para manejar las enormes
    cantidades de agua puestas en movimiento. Por ello, esta
    fuente de energía es sólo aprovechable en caso de
    mareas altas y en lugares en los que el cierre no suponga
    construcciones demasiado costosas.

    La limitación para la construcción de estas
    centrales, no solamente se centra en el mayor coste de la
    energía producida, si no, en el impacto ambiental que
    generan.

    La mayor central mareomotriz se encuentra en el estuario
    del Rance (Francia). En nuestro país
    hay una central mareomotriz en Península de Valdés (
    Chubut ) .

    Energía térmica
    oceánica

    La explotación de las diferencias de temperatura de
    los océanos ha sido propuesta multitud de veces, desde que
    d’Arsonval lo insinuara en el año 1881, pero el
    más conocido pionero de esta técnica fue el
    científico francés George Claudi, que invirtió
    toda su fortuna, obtenida por la invención del tubo de
    neón, en una central de conversión
    térmica.

    La conversión de energía térmica
    oceánica es un método de convertir en
    energía útil la diferencia de temperatura entre el agua
    de la superficie y el agua que se encuentra a 100 m de
    profundidad. En las zonas tropicales esta diferencia varía
    entre 20 y 24 ºC. Para el aprovechamiento es suficiente una
    diferencia de 20ºC.

    Las ventajas de esta fuente de energía se asocian a
    que es un salto térmico permanente y benigno desde el punto
    de vista medioambiental. Puede tener ventajas secundarias, tales
    como alimentos y agua potable, debido
    a que el agua fría profunda es rica en sustancias nutritivas
    y sin agentes patógenos.

    Las posibilidades de esta técnica se han potenciado
    debido a la transferencia de tecnología asociada a las explotaciones
    petrolíferas fuera de costa. El desarrollo tecnológico de
    instalación de plataformas profundas, la utilización de
    materiales compuestos y nuevas
    técnicas de unión harán posible el diseño de una plataforma,
    pero el máximo inconveniente es el
    económico.

    Existen dos sistemas para el aprovechamiento
    de esta fuente de energía:

    El primero consiste en utilizar directamente el agua de
    mar en un circuito abierto, evaporando el agua a baja
    presión y así mover una turbina. El departamento de
    energía americano (DOE) está construyendo un prototipo
    de 165 kW en las islas Hawaii, con él se pretende alcanzar
    la experiencia necesaria para construir plantas de 2 a 15 MW.

    El segundo consiste en emplear un circuito cerrado y un
    fluido de baja temperatura de ebullición (amoniaco,
    freón, propano)que se evaporan en contacto con el agua
    caliente de la superficie. Este vapor mueve un turbogenerador, se
    condensa con agua fría de las profundidades y el fluido
    queda dispuesto de nuevo para su evaporación.

    El rendimiento de este sistema es su bajo rendimiento,
    sobre un 7%, esto es debido a la baja temperatura del foco
    caliente y la poca diferencia de temperatura entre el foco
    frío y caliente. Además es preciso realizar un coste
    extra de energía, empleado para el bombeo de agua fría
    de las profundidades para el condensado de los
    fluidos.

    Energía de las olas

    Las olas del mar son un derivado terciario de la
    energía solar. El
    calentamiento de la superficie terrestre genera viento, y el
    viento genera las olas. Únicamente el 0.01% del flujo de la
    energía solar se
    transforma en energía de las olas. Una de las propiedades
    características de las
    olas es su capacidad de desplazarse a grandes distancias sin
    apenas pérdida de energía. Por ello, la energía
    generada en cualquier parte del océano acaba en el borde
    continental. De este modo la energía de las olas se
    concentra en las costas, que totalizan 336000 km de longitud. La
    densidad media de energía
    es del orden de 8 kW/m de costa. En comparación, las
    densidades de la energía solar son del orden de 300 W/m2.
    Por tanto, la densidad de energía de las
    olas es, en un orden de magnitud, mayor que la que los procesos que la generan. Las
    distribuciones geográficas y temporales de los recursos energéticos de las
    olas están controladas por los sistemas de viento que las
    generan (tormentas, alisios, monzones).

    La densidad de energía
    disponible varía desde las más altas del mundo, entre
    50-60 kW/m en Nueva Zelanda, hasta el valor medio de 8
    kW/m.

    Los
    diseños actuales de mayor potencia se hallan a 1 Mwe de
    media, aunque en estado de desarrollo.

    La tecnología de conversión de
    movimiento oscilatorio de las
    olas en energía eléctrica se
    fundamenta en que la ola incidente crea un movimiento relativo
    entre un absorbedor y un punto de reacción que impulsa un
    fluido a través del generador.

    La potencia instalada en
    operación en el mundo apenas llega al Mwe. La mayor parte de
    las instalaciones lo son de tierra. Los costes fuera de la
    costa son considerablemente mayores. En el momento actual, la
    potencia instalada de los diseños más modernos
    varía entre 1 y 2 MW. Pero todos los diseños deben
    considerarse experimentales.

    De los sistemas propuestos, para
    aprovechar la energía de las olas, se puede hacer una
    clasificación, los que se fijan a la plataforma continental
    y los flotantes, que se instalan en el mar.

    Uno de los primeros fue el convertidor noruego
    Kvaerner
    , cuyo primer prototipo se construyó en Bergen
    en 1985. Consistente en un tubo hueco de hormigón, de diez
    metros de largo, dispuesto verticalmente en el hueco de un
    acantilado. Las olas penetran por la parte inferior del cilindro
    y desplazan hacia arriba la columna de aire, lo que impulsa una turbina
    instalada en el extremo superior del tubo. Esta central tiene una
    potencia de 500 kW y abastece a una aldea de cincuenta
    casas.

    El pato de Salter, que consiste en un flotador
    alargado cuya sección tiene forma de pato. La parte más
    estrecha del flotador se enfrenta a la ola con el fin de absorber
    su movimiento lo mejor posible. Los flotadores giran bajo la
    acción de las olas alrededor de un eje cuyo movimiento de
    rotación acciona una bomba de aceite que se encarga de mover
    una turbina.

    La dificultad que presenta este sistema es la
    generación de electricidad con los lentos
    movimientos que se producen.

    Balsa de Cockerell, que consta de un conjunto de
    plataformas articuladas que reciben el impacto de las crestas de
    las olas. Las balsas ascienden y descienden impulsando un fluido
    hasta un motor que mueve un generador por
    medio de un sistema hidráulico instalado en cada
    articulación.

    Rectificador de Russell, formado por módulos
    que se instalan en el fondo del mar, paralelos al avance de las
    olas. Cada módulo consta de dos cajas rectangulares, una
    encima de la otra. El agua pasa de la superior a la inferior a
    través de una turbina.

    Boya de Nasuda, consistente en un dispositivo
    flotante donde el movimiento de las olas se aprovecha para
    aspirar e impulsar aire a través de una turbina
    de baja presión que mueve un generador de
    electricidad.

    • Biomasa y R.S.U.

    La más amplia definición de BIOMASA sería
    considerar como tal a toda la materia orgánica de
    origen vegetal o animal, incluyendo los materiales procedentes de su
    transformación natural o artificial. Clasificándolo de
    la siguiente forma:

    Biomasa natural, es la que se produce en la naturaleza sin la
    intervención humana.

    Biomasa residual, que es la que genera cualquier
    actividad humana, principalmente en los procesos agrícolas,
    ganaderos y los del propio hombre, tal como, basuras y
    aguas residuales.

    Biomasa producida, que es la cultivada con el
    propósito de obtener biomasa transformable en combustible,
    en vez de producir alimentos, como la caña de
    azúcar en Brasil, orientada a la producción de etanol para
    carburante.

    Desde el punto de vista energético, la biomasa se
    puede aprovechar de dos maneras; quemándola para producir
    calor o transformándola en combustible para su mejor
    transporte y almacenamiento la naturaleza de la biomasa es muy
    variada, ya que depende de la propia fuente, pudiendo ser animal
    o vegetal, pero generalmente se puede decir que se compone de
    hidratos de carbono, lípidos y prótidos.
    Siendo la biomasa vegetal la que se compone mayoritariamente de
    hidratos de carbono y la animal de
    lípidos y
    prótidos.

    La utilización con fines energéticos de la
    biomasa requiere de su adecuación para utilizarla en los
    sistemas
    convencionales.

    Estos procesos pueden ser:

    • Físicos, son procesos que actúan
      físicamente sobre la biomasa y están asociados a las
      fases primarias de transformación, dentro de lo que puede
      denominarse fase de acondicionamiento, como, triturado,
      astillado, compactado e incluso secado.
    • Químicos, son los procesos relacionados con la
      digestión química, generalmente mediante
      hidrólisis pirólisis y gasificación.
    • Biológicos, son los llevados a cabo por la
      acción directa de microorganismos o de sus enzimas, generalmente llamado
      fermentación. Son
      procesos relacionados con la producción de
      ácidos orgánicos, alcoholes, cetonas y
      polímeros.
    • Termoquímicos, están basados en la
      transformación química de la biomasa, al someterla a
      altas temperaturas (300ºC – 1500ºC). Cuando se
      calienta la biomasa se produce un proceso de secado y
      evaporación de sus componentes volátiles, seguido de
      reacciones de crakeo o descomposición de sus
      moléculas, seguidas por reacciones en la que los productos resultantes de la
      primera fase reaccionan entre sí y con los componentes de
      la atmósfera en la que
      tenga lugar la reacción, de esta forma se consiguen los
      productos
      finales.

    Según el control de las condiciones del
    proceso se consiguen productos finales diferentes,
    lo que da lugar a los tres procesos principales de la
    conversión termoquímica de la biomasa:

    • Combustión: Se produce en una atmósfera oxidante, de
      aire u oxígeno,
      obteniendo cuando es completa, dióxido de carbono, agua y sales
      minerales (cenizas),
      obteniendo calor en forma de gases calientes.
    • Gasificación: Es una combustión incompleta
      de la biomasa a una temperatura de entre 600ºC a
      1500ºC en una atmósfera pobre de oxígeno, en la
      que la cantidad disponible de este compuesto está por
      debajo del punto estequiométrico, es decir, el mínimo
      necesario para que se produzca la reacción de combustión. En este
      caso se obtiene principalmente un gas combustible formado por
      monóxido y dióxido de carbono, hidrógeno y
      metano.
    • Pirólisis: Es el proceso en la
      descomposición térmica de la biomasa en ausencia
      total de oxígeno.

    En procesos lentos y temperaturas de 300ºC a
    500ºC el producto obtenido es
    carbón vegetal, mientras que en procesos rápidos
    (segundos) y temperaturas entre 800ºC a 1200ºC se
    obtienen mezclas de compuestos
    orgánicos de aspectos aceitosos y de bajo pH, denominados aceites de
    pirólisis.

    Pudiéndose obtener combustibles:

    • Sólidos, Leña, astillas, carbón
      vegetal
    • Líquidos, biocarburantes, aceites, aldehidos,
      alcoholes, cetonas,
      ácidos orgánicos…

    Gaseosos, biogas, hidrógeno .

    2 – ¿ Qué es la bioenergía
    ?

    Energía obtenida por transformación química de la biomasa .

    3 – ¿ Cuál es el consumo de energía
    convencionales en la Argentina en los últimos 10
    años ?

    Tipo

    Unidad

    1992

    1993

    1994

    1995

    1996

    1997

    Generación de Energía
    Eléctrica

    giga watt/hora

    54.521

    58.858

    61.589

    64.591

    68.318

    72.121

    Gas entregado

    miles de
    Metros3

    14.565.211

    17.890.365

    20.145.400

    23.516.760

    27.169.815

    26.899.860

    Petróleo
    procesado

    metros3

    26.210.224

    28.390.671

    27.193.837

    26.331.131

    27.663.141

    30.311.600

    4 – ¿ Qué energías alternativas
    tendrán más importancia en Argentina en el futuro
    ?

    Energía Solar y Eólica
    .

    5 – ¿ Qué es el biodigestor
    ?

    Sistema de tratamiento primario anaerobio que
    consiste en retener por un determinado período de tiempo los desechos
    orgánicos en un tanque cerrado para que se efectué la
    fermentación del
    material, produciendo de esta manera gas natural y un efluente de
    fácil disposición en el entorno. Se puede construir de
    metal o cemento y debe estar
    herméticamente cerrado.

     

     

    Autor:

    María Florencia
    Martinetti

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