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TEMA 1 - PRODUCCIÓN
Y TRANSFORMACIÓN DE LAS DISTINTAS FORMAS DE ENERGÍA
1.-
INTRODUCCIÓN. CONCEPTO DE ENERGÍA
2.-
CLASIFICACIÓN DE LA ENERGÍA
2.1.- FORMAS DE ENERGÍA
2.1.1.- ENERGÍA MECÁNICA
2.1.2.- ENERGÍA QUÍMICA
2.1.3.- ENERGÍA TÉRMICA
2.1.4.- ENERGÍA ELÉCTRICA
2.1.5.- ENERGÍA RADIANTE O
ELECTROMAGNÉTICA
2.1.6.- ENERGÍA NUCLEAR.
2.2.- FUENTES DE ENERGÍA
2.2.1.- RENOVABLES
2.2.2.- NO RENOVABLES
3.-
RECURSOS ENERGÉTICOS.
3.1.- NO RENOVABLES
3.1.1.- RECURSOS FÓSILES (CARBÓN,
PETRÓLEO, GAS NATURAL)
3.1.2.- ENERGÍA NUCLEAR
3.2.- ENERGÍAS RENOVABLES
3.2.1.- HIDRAÚLICA
3.2.2.- SOLAR
3.2.3.- EÓLICA
3.2.4.- GEOTÉRMICA
3.2.5.- BIOMASA
3.2.6.- MAREOMOTRIZ
3.2.7.- DE LAS OLAS
4.-
TRANSFORMACIÓN DE LAS DIFERENTES FORMAS DE ENERGÍA
4.1.- INTRODUCCIÓN
4.2.- TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
4.3.- TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA TÉRMICA
4.4.- TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA QUÍMICA
4.5.- TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA
4.6.- TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA NUCLEAR
4.7.- TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA RADIANTE
5.-
PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
5.1.- GENERADORES QUÍMICOS
5.2.- CENTRALES EÓLICAS
5.3.- CENTRALES GEOTÉRMICAS
5.4.- CENTRALES HELIOTÉRMICAS
5.5.- CENTRALES HIDRAÚLICAS
5.6.- CENTRALES NUCLEARES. FISIÓN
5.7.- CENTRALES TÉRMICAS
5.8.- CENTRALES SOLARES FOTOVOLTAICAS
5.9.- MOTORES ELÉCTRICOS
5.10.- MOTORES DE COMBUSTIÓN
6.- UNA
ALTERNATIVA: EL HIDRÓGENO COMO COMBUSTIBLE
7.-
CONCLUSIÓN
8.-
BIBLIOGRAFIA
1.- INTRODUCCIÓN.
CONCEPTO DE ENERGÍA.
El uso de
la energía comenzó poco a poco en la historia de la humanidad. El ser humano
necesitaba energía para realizar cualquier actividad. La energía es
imprescindible para la vida y está estrechamente relacionada con el avance. El
crecimiento económico de una sociedad está ligado al incremento de la
producción industrial asociado así mismo a aumentos de consumo de energía.
Definir
qué es la energía es difícil, es más fácil decir lo que hace la energía que es
originar cambios, es la capacidad de un sistema para proporcionar trabajo por
medios mecánicos o calor por medios no mecánicos. La energía comúnmente viene
definida como la capacidad de los cuerpos para producir trabajo.
La unidad
de energía en el sistema internacional es el Julio (J) que es el trabajo que
hay que realizar con una fuerza de un Newton para recorrer un metro en la misma
dirección que se aplica la fuerza. Hace un par de siglos las principales
fuentes de energía eran la fuerza de los animales, la de los hombres y el calor
obtenido al quemar la madera. El ingenio humano desarrolló algunas máquinas con
las que aprovechaba la fuerza hidráulica o la fuerza del viento, pero la gran
revolución vino con la máquina de vapor.
En el
momento actual el consumo de energía está presente en nuestras actividades
diarias, tenemos un consumo muy elevado y gran parte de las energías que
utilizamos no son renovables y casi siempre se necesita transformarlas para su
utilización. Estas transformaciones de la energía a otras formas más adecuadas
para su utilización se realizan por medio de “máquinas”. Pero el impacto
ambiental que la producción y transformación de energía supone hace necesario
la utilización de energías “limpias”. Las energías alternativas y el ahorro
energético han de permitir abandonar progresivamente procesos con un alto
riesgo medioambiental.
2.-
CLASIFICACIÓN DE LA ENERGÍA.
2.1.-
FORMAS DE ENERGÍA.
La energía de un sistema está ligada a su estructura y a sus propiedades. Las principales formas de
energía son las siguientes:
2.1.1.-
ENERGÍA MECÁNICA.
Es la
energía asociada a la posición y al movimiento de las partículas. Puede ser de
dos formas:
A) Energía cinética.
Es la
energía que poseen las moléculas de un cuerpo debido a su propio movimiento. Es
la energía asociada a la velocidad. Es una magnitud escalar positiva.
Ec = ½ •
m • v2
B) Energía potencial.
Es la
energía que posee un cuerpo debido a la posición que ocupa dentro de un campo
vectorial. En el campo gravitatorio se denomina energía potencial gravitatoria.
Ep = m •
g • h
La energía mecánica total de un cuerpo es la suma de sus energías cinética y potencial.
Em = Ec +
Ep
2.1.2.-
ENERGÍA QÚÍMICA.
Es la
energía que se absorbe o desprende cuando tiene lugar una reacción química, ya
que en toda reacción química además de la conversión de sustancias se produce una transferencia de energía.
2.1.3.-
ENERGÍA CALORÍFICA.
Es la
energía asociada al movimiento de los átomos o moléculas de la materia, es la
energía producida por los efectos del calor en los cuerpos. El calor se puede
intercambiar de un cuerpo a otro de tres formas:
- Conducción.-
La transferencia se produce por simple contacto.
- Convección.-
Un cuerpo al calentarse disminuye su densidad y asciende quedando el fluido
frío en la parte baja. Esta circunstancia se llama corriente de convección.
- Radiación.- La transferencia es debida a la radiación en forma de ondas electromagnéticas que desarrollan los cuerpos en su superficie.
2.1.4.-
ENERGÍA ELÉCTRICA.
Es la
energía que proporciona la corriente eléctrica, es decir, el paso de electrones
a través de un conductor eléctrico. Su aparición fue clave en el desarrollo de
las industrias.
Ventajas:
Es fácil de transportar y de transformar en otras fuentes de energía.
Inconvenientes:
No puede almacenarse.
2.1.5.-
ENERGÍA RADIANTE.
Es la
energía asociada a la propagación de la radiación electromagnética mediante
ondas. El sol es el principal proveedor.
2.1.6.-
ENERGÍA NUCLEAR.
Es la
energía resultante de la interacción de partículas subatómicas con la formación
de núcleos más estables.
Se
produce por reacciones de fusión o fisión, en las cuales se transforma materia
en energía mediante la siguiente igualdad demostrada por Einstein:
E = m •
c2
2.2.-
FUENTES DE ENERGÍA.
Una
fuente de energía es todo aquello del cual podemos extraer energía, se
clasifican en:
2.2.1.-
RENOVABLES.
Son
aquellas cuyos recursos no se agotan con el tiempo. Las más representativas
son: solar, eólica, geotérmica, mareomotriz, biomasa e hidráulica.
2.2.2.-
NO RENOVABLES.
Sus
recursos están limitados en la naturaleza, son agotables. Las más
representativas son: los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural)
y el uranio.
3.-
RECURSOS ENERGÉTICOS.
3.1.-
ENERGÍAS NO RENOVABLES.
3.1.1.-RECURSOS
FÓSILES.
Los combustibles fósiles son aquellas materias combustibles que tienen su origen común en la materia
orgánica de origen vegetal, que sometida a procesos físicos se transforma
física o químicamente para obtener carbón, petróleo y gas natural. Llamamos
combustible a aquellos materiales que combinados con oxígeno y en el curso de la reacción química consiguiente desprenden calor
susceptible de ser utilizado para algún fin.
En la actualidad la mayoría de la energía comercial utilizada procede de los combustibles fósiles.
El
principal inconveniente es que producen problemas de contaminación e incremento
del efecto invernadero por las emisiones de dióxido de carbono y demás gases.
Además de que llegará un día en que se agoten por lo que hay que buscar otras
fuentes de energía sustitutorias que sean renovables y que permitan un
desarrollo sostenible.
A) CARBÓN.
El carbón
es un combustible sólido de origen vegetal, es ligero y de color negro, tiene
un alto poder calorífico y su componente básico es el carbono.
Se forma
por acumulación de restos vegetales en el fondo de pantanos, lagunas o deltas
que en ausencia de oxígeno sufrieron un proceso de fermentación por acción de
las bacterias dando lugar a la formación de carbón, metano y dióxido de
carbono.
Según las
presiones y temperaturas que los hayan formado distinguimos distintos tipos de
carbón: turba, lignito, hulla y antracita. Cuanto más altas son las presiones y temperaturas se origina un carbón más compacto y rico en
carbono y con mayor poder calorífico. La turba es poco rica en carbono y muy
mal combustible. El lignito viene a continuación, sigue siendo mal combustible,
aunque se usa en algunas centrales térmicas. La hulla es mucho más rica en
carbono y tiene un alto poder calorífico por lo que es muy usada por ejemplo en
las plantas de producción de energía. La antracita es el mejor de los carbones,
muy poco contaminante y de alto poder calorífico.
Es el
combustible fósil más abundante en el mundo pero también es el combustible más
sucio, cuando se quema expulsa gran cantidad de SO2 , principal causante de la lluvia ácida, así como de otros gases nocivos para el
medio ambiente.
Su
extracción se puede realizar a cielo abierto o subterráneo. Las minas generan
grandes escombreras que ocupan mucho terreno y la contaminación del aire, aguas subterráneas y superficiales.
Su
principal uso es su combustión en las centrales térmicas para producir
electricidad.
B) PETRÓLEO.
El
petróleo es un aceite mineral de olor fuerte, color oscuro y baja densidad. Está
compuesto por una mezcla de hidrocarburos acompañados de azufre, oxígeno y
nitrógeno.
Es un producto de origen orgánico formado por la sedimentación y posterior transformación bacteriana. Se almacena en lugares de roca porosa, alrededor de rocas impermeables bajo la
superficie terrestre. Se extrae mediante perforación y se transporta a través
de oleoductos o por grandes petroleros con el consiguiente riesgo de
accidentes.
Se extrae
en forma de crudo que no tiene aplicación directa, para su utilización se le
tiene que realizar una destilación fraccionada obteniendo distintos productos, como son la
gasolina, gasoil, fueloil y asfaltos. La composición de cada uno de ellos
depende del yacimiento, de la zona donde se haya formado.
Se emplea
principalmente como combustible para el transporte y como materia prima en la
industria química.
Presenta
un calor de combustión superior al de los minerales sólidos.
C) GAS NATURAL.
El gas
natural es un combustible gaseoso mezcla de hidrógeno, metano, butano, propano
y otros gases, en su mayor parte metano (tiene una proporción de metano mayor
del 70%). Procede de la fermentación de materia orgánica y se encuentra
formando bolsas en el interior de la tierra, generalmente asociado con el petróleo
o el carbón. Su hallazgo y extracción es similar al petróleo y su transporte se
realiza principalmente mediante gaseoductos, con el peligro asociado que
conlleva, escape de metano (causante del efecto invernadero).
Antes de
emplearlo se tienen que eliminar las impurezas obteniendo metano puro, su
combustión es menos contaminante al estar libre de azufre.
Se utiliza en la industria, centrales térmicas, centrales de cogeneración y en las viviendas (calefacción, cocinas...). Su comercialización y utilización generalizada ha sido bastante reciente.
3.1.2.-
ENERGÍA NUCLEAR.
Es la
energía que se desprende de un átomo cuando se produce en él una reacción
nuclear. Esta reacción puede ser de fisión o de fusión.
Las
cantidades de energía que se obtienen superan con mucho a las que pueden
lograrse mediante procesos químicos.
De ser
considerada como panacea de los problemas energéticos en los años 50-60 ha
pasado a ser considerada como el método más peligroso e inadecuado debido a que
se trabaja con un material altamente radioactivo, la mayoría de países han
dejado de construir nuevas centrales. Emite muy pocos contaminantes a la
atmósfera pero presenta graves problemas de contaminación radiactiva
principalmente en caso de accidentes, ya que sus consecuencias son muy graves,
además tiene el problema del
almacenamiento a largo plazo de los
residuos radiactivos.
A) FISIÓN.
Reacción
en la que se provoca la ruptura del núcleo de un átomo mediante el impacto de
un neutrón liberando energía y neutrones más rápidos produciendo una reacción
en cadena. Se suelen utilizar átomos de uranio, torio o plutonio.
B) FUSIÓN.
Es la
unión de núcleos ligeros para dar origen a otro más pesado y estable liberando
energía. El aprovechamiento de esta energía está en fase de desarrollo. No
tiene residuos radiactivos. Muchas personas que apoyan la energía nuclear ven
en este proceso la solución al problema de la energía, pues el combustible que requiere es el hidrógeno, que es muy abundante y como hemos
dicho sin residuos radiactivos, pero su principal dificultad es que estas
reacciones son muy difíciles de controlar ya que se necesitan muy altas
temperaturas y no hay reactores de este tipo.
3.2.-
ENERGÍAS RENOVABLES.
Son
energías inagotables y más limpias por lo que hay que crear una concienciación
hacia la investigación y desarrollo de tecnologías apropiadas para el
aprovechamiento de estas energías.
3.2.1.-
HIDRÁULICA.
La
energía hidráulica es la más utilizada. Consiste en aprovechar la energía
potencial del agua y transformarla en eléctrica. El aprovechamiento de esta
energía se realiza en los saltos de agua de las presas. En España y en general
en los países desarrollados el porcentaje de explotación llega a más del 50%.
Inconvenientes:
Es estacional, depende de las precipitaciones, de los cauces de agua y sus
desniveles. Tiene un alto impacto ambiental. Su transporte es complicado.
Ventajas:
Tiene un bajo coste y mínimo mantenimiento. Se puede aprovechar el agua para
otros usos. Es una de las energías más limpias.
3.2.2.-
SOLAR.
Es la
energía que llega a la tierra en forma de radiación electromagnética procedente
del sol. La energía que procede del sol es fuente directa o indirecta de casi
toda la energía que usamos. Los combustibles fósiles existen gracias a la
fotosíntesis que convirtió la radiación solar en las plantas y animales de las
que se formaron el carbón gas y petróleo. El ciclo de agua que nos permite
obtener energía hidroeléctrica es movido por la energía solar que evapora el
agua, forma nubes y las lleva tierra adentro donde caerá en forma de lluvia o
nieve. El viento también se forma cuando unas zonas de la atmósfera son
calentadas por el sol en mayor medida que otras...
Se puede aprovechar directamente mediante el calentamiento de locales como viviendas e invernaderos, calentamiento de agua o para la generación de electricidad directamente en células fotovoltaicas por efecto
fotoeléctrico.
Inconvenientes:
No se puede almacenar. Es discontinua y aleatoria. Se necesitan grandes
superficies de captación.
Ventajas:
Es inagotable y no contaminante.
3.2.3.-
EÓLICA.
Es la
energía producida por la acción del viento, fue la primera energía aprovechada
por el hombre, mediante los molinos de viento. En la actualidad sofisticados
molinos de viento se usan para generar electricidad.
Inconvenientes:
Depende de la intensidad del viento y de su continuidad, es muy variable. Tiene
altos costes de instalación. Produce impacto visual y muerte de aves.
Ventajas:
Es inagotable y no contaminante. Su captación es gratuita.
3.2.4.-
GEOTÉRMICA.
Es la
energía en forma de calor almacenada en la tierra, manantiales calientes
geiseres y fumarolas.
Inconvenientes:
Es de aplicación local, aplicable solo a pocos lugares. No se transmite a larga
distancia. Se obtiene vapor con humedad con el riesgo de corrosión que ello
conlleva.
Ventajas:
No contaminante.
3.2.5.-
BIOMASA.
Es la
energía que se obtiene de materia orgánica renovable de procedencia vegetal,
animal o la resultante de transformaciones de éstas (madera, plantas de
crecimiento rápido, algas cultivadas, restos de animales...). Debido a su alto
contenido de residuos inutilizables su transporte es caro.
Puede ser
usada directamente como combustible. El problema es que en muchos lugares se
está quemando la madera y destruyendo los bosques a un ritmo mayor que el que
se reponen con el daño ambiental que ello conlleva. También se puede usar para preparar combustibles
líquidos como el metanol o el etanol pero su rendimiento es bajo. Otra
posibilidad es obtener biogás acumulando residuos orgánicos, residuos de
cosechas y otros materiales que pueden descomponerse y fermentar por la acción
de los microorganismos y la mezcla de gases producidos se pueden almacenar o
transportar para ser usados como combustible.
El uso de
la biomasa como combustible tiene la ventaja de que los gases producidos en la
combustión tienen mucho mejor proporción de compuestos de azufre, causantes de
la lluvia ácida. En la actualidad se están haciendo numerosos experimentos con
distintos tipos de plantas para aprovechar de la mejor forma posible esta
prometedora fuente de energía.
3.2.6.-
MAREOMOTRIZ.
Es la
energía desarrollada por las aguas del mar cuando están en movimiento. Solo es
posible su aprovechamiento en aquellas zonas donde el desnivel de las mareas
sea comparable a una instalación hidroeléctrica ya que aprovecha la diferencia
de nivel entre mareas. Pocas localidades reúnen los requisitos para la
construcción de un sistema de este tipo, además la construcción de la presa es
cara y alterar el ritmo de las mareas puede suponer impactos ambientales
negativos en algunos de los más ricos e importantes ecosistemas como son los
estuarios y las marismas.
3.2.7.-
ENERGÍA DE LAS OLAS.
Es la energía proporcionada por medio de las olas, su conversión en energía aprovechable es
difícil y costosa. Tiene bajo rendimiento y se produce un impacto ecológico importante.
Hay pocas instalaciones de este tipo.
4.-
TRANSFORMACIÓN DE LAS DIFERENTES FORMAS DE ENERGÍA.
4.1.-
INTRODUCCIÓN.
Para la optimización de recursos y la adaptación a nuestros usos, necesitamos transformar unas formas de energía en otras. Todas ellas se pueden transformar en otra cumpliendo los siguientes principios termodinámicos.
1.- “La
energía ni se crea ni se destruye solo se transforma”, de ese modo la cantidad de
energía inicial es igual a la final.
ΔE =
Q – W
2.- “La energía se degrada continuamente
hacia una forma de energía de menor calidad, energía térmica.” Dicho de
otro modo, ninguna transformación se realiza con un 100% de rendimiento,
siempre se producen unas perdidas de energía térmica no recuperable.
El
rendimiento de un sistema energético es la relación entre la energía obtenida y
la que suministramos al sistema.
Las
transformaciones que se pueden dar entre las distintas formas de energía son
las que aparecen en el siguiente esquema:
(IMAGEN)
Los
diseños de las máquinas deben permitir el mayor aprovechamiento. El sistema de conversión
más directo y eficaz es el de la fuerza de la gravedad del agua transformada en
energía mecánica y luego en eléctrica. La de los combustibles fósiles y
nucleares tiene que ser liberada primero en forma de energía térmica y de ahí transformada en mecánica y posteriormente en eléctrica.
4.2.-
TRANSFORMACION DE LA ENERGÍA ELECTRICA.
Es la más
versátil para su posible transformación y transporte. Se puede transformar en:
A) Energía mecánica.- Esta transformación tiene lugar en los motores eléctricos, como
por ejemplo en los ventiladores.
B) Energía térmica.- Se realiza por medio de
resistencias eléctricas mediante el efecto Joule, como por ejemplo en planchas
y secadores.
C) Energía radiante.- Tiene lugar por medio de tubos fluorescentes o bombillas incandescentes.
D) Energía química.- Se realiza por medio de un
proceso de hidrólisis a través de acumuladores o baterías.
4.3.-
TRANSFORMACION DE LA ENERGÍA TÉRMICA.
Está
presente en la mayoría de los procesos energéticos. Se puede transformar en:
A) Energía mecánica.- Esta transformación tiene lugar mediante
máquinas térmicas, como por ejemplo en las centrales térmicas en las que el
vapor mueve las turbinas.
B) Energía eléctrica.- Un ejemplo de esta transformación son los convertidores
termoeléctricos.
C) Energía radiante.- Todo cuerpo caliente emite
radiaciones ultravioletas.
D) Energía química.- Un ejemplo de esta
transformación es la termólisis que consiste en que por efecto del calor se
produce la ruptura de las moléculas.
4.4.-
TRANSFORMACION DE LA ENERGÍA QUÍMICA.
La
energía química se encuentra presente en todos los procesos de la vida. Se
puede transformar en:
A) Energía mecánica.- Un ejemplo de esta
transformación lo realizan los seres vivos que mediante la ingestión de alimentos producen energía mecánica en sus
movimientos.
B) Energía eléctrica.- La energía química
acumulada en pilas galvánicas o baterías se transforma en eléctrica en los
aparatos que las utilizan.
C) Energía térmica.- Se obtiene por medio de
reacciones exotérmicas que liberan calor, por ejemplo mediante la combustión de
cualquier combustible, como por ejemplo el carbón. Es la transformación más
frecuente.
D) Energía sonora y radiante.- Un ejemplo claro
de esta transformación es la pólvora que al quemarse produce ruido y luz que se
propagan mediante ondas.
4.5.-
TRANSFORMACION DE LA ENERGÍA MECÁNICA.
Se puede
transformar en:
A) Energía térmica.- El movimiento entre piezas produce fricción y la energía mecánica se convierte así en energía
térmica.
B) Energía eléctrica.- Se consigue por medio de generadores como pueden ser alternadores en corriente alterna y
dinamos en corriente continua.
4.6.-
TRANSFORMACION DE LA ENERGÍA NUCLEAR.
La
energía nuclear se transforma en energía térmica a través de la fusión o la
fisión de núcleos atómicos. Esta es la única transformación que se puede
producir con la energía nuclear.
4.7.-
TRANSFORMACION DE LA ENERGÍA RADIANTE.
La
energía radiante más importante existente en la tierra, debido a sus
aplicaciones es la procedente del sol. Se puede transformar en:
A) Energía térmica.- Los rayos del sol al
incidir sobre los cuerpos los calientan transformando así la energía radiante
del sol en calor.
B) Energía eléctrica.- La energía radiante de los rayos del sol se transforma directamente en energía eléctrica si ésta incide directamente sobre placas fotovoltaicas.
C) Energía química.- Un claro ejemplo de esta transformación es la fotosíntesis realizada por las plantas.
5.-
PRODUCCIÓN DE ENERGÍA.
5.1.-
GENERADORES QUÍMICOS.
Los
generadores químicos son conocidos como baterías, su elemento básico es la
celda compuesta por los electrodos que son los elementos de conexión exterior y el electrolito conductor iónico en el que están inmersos los electrodos. En
función de la posibilidad de carga se dividen en primarios que son los que
admiten una sola carga y los secundarios que admiten un numero determinado de cargas.
5.2.-
CENTRALES EÓLICAS.
Mediante las centrales eólicas transformamos la potencia del viento en energía eléctrica. Las máquinas utilizadas
para producir electricidad son los aerogeneradores o turbinas eólicas que
convierten la energía cinética del viento en electricidad por medio de un
generador.
Pueden ser
de eje vertical y de eje horizontal, las
de eje horizontal son las más comunes y constan de:
- Aspas.-
Parte que recibe directamente la energía del viento.
- Rotor.-
Es el conjunto compuesto por el eje y las aspas.
- Transmisión.-
Elemento que consigue mediante engranajes aumentan la velocidad de rotación.
- Generador.-
Produce electricidad a partir del movimiento de rotación.
- Controles.-
Mandos que controlan la estación desde una ubicación remota.
5.3.-
CENTRALES GEOTÉRMICAS.
Para aprovechar
las fuentes geotérmicas que brotan de forma natural como los geiseres se
instalan centrales geotérmicas. También podemos conseguir esta fuente de
energía mediante la inyección de grandes cantidades de agua fría en
determinadas zonas para conseguir que brote agua a altas temperaturas, esta
agua también es utilizada como fuente de energía en estas centrales.
Estas
centrales son muy poco rentables debido a su fuente de energía. Las únicas
instalaciones existentes en el mundo son las de Larderello en Italia, es muy
improbable que sea competitivo.
5.4.-
CENTRALES HELIOTÉRMICAS.
Estas
centrales utilizan la energía térmica
que procede del sol. Su conversión en electricidad no
es muy eficiente. Se realiza por medio de paneles solares que capturan y concentran la luz solar. Unicamente existen centrales
experimentales.
5.5.-
CENTRALES HIDRAÚLICAS.
Las
centrales hidráulicas utilizan la energía potencial del agua. Por medio de una
presa se acumula una cierta cantidad de agua, en la parte inferior se coloca la
sala de máquinas con los grupos turbina-alternador y utilizando la energía
potencial del agua ésta desciende por una tubería y baja a la sala de máquinas
adquiriendo una energía cinética, el agua llega a las turbinas con una
velocidad determinada e incide sobre los álabes, lo que les hace girar.
Solidario al eje de la turbina gira el alternador, por lo que se acciona con el
movimiento y convierte la energía mecánica en eléctrica. Mediante un transformador
obtenemos la energía eléctrica de alta tensión y baja intensidad, preparándola
así para su transporte.
5.6.-
CENTRALES NUCLEARES, FISIÓN.
Una
central nuclear tiene cuatro partes:
1. El reactor en el que se produce la fisión.
2. El generador de vapor en el que el calor
producido por la fisión se usa para hacer hervir agua.
3. La turbina que produce electricidad con la
energía contenida en el vapor.
4. El condensador en el cual se enfría el vapor,
convirtiéndolo en agua líquida.
La
obtención de energía tiene lugar en el reactor nuclear. En él tiene lugar el
siguiente proceso:
(IMAGEN)
El núcleo
del átomo de uranio es bombardeado por neutrones, éste se divide en dos núcleos
más ligeros liberando energía y neutrones más rápidos. Estos neutrones chocan
con otros átomos de uranio y se separan y así sucesivamente produciéndose una
reacción en cadena.
Para
controlar la velocidad de reacción se introduce un moderador entre el
combustible nuclear (uranio) que absorberá los neutrones sin producir fisiones.
Para
extraer el calor producido se utiliza un líquido refrigerante. La energía calorífica
producida es conducida a través de tuberías hasta las calderas de vapor que
mueven las turbinas y producen electricidad.
Las
reacciones de FUSIÓN se encuentran en fase de investigación.
5.7.-
CENTRALES TÉRMICAS.
Las
centrales térmicas producen energía eléctrica a partir de energía térmica
obtenida principalmente de la combustión de combustibles fósiles.
El principio
de funcionamiento es el mismo con independencia del combustible utilizado, la
diferencia está en el tratamiento del combustible antes de ser inyectado en la
caldera. El carbón ha de molerse y enviarse a la caldera mediante chorros de
aire precalentado. El fuel ha de ser precalentado.
En la
caldera se produce la combustión generándose energía calorífica que convierte
en vapor a alta temperatura el agua que circula por una red de tubos. Este
vapor de agua entra a presión en la turbina y genera energía mecánica que mueve
el alternador generando así energía eléctrica.
A la
salida de las turbinas el vapor pasa al condensador, y de éste a la torre de
refrigeración donde se enfría y se convierte otra vez en agua. Después de pasar
por unos precalentadores, el agua se envía de nuevo a la caldera para comenzar
el ciclo.
5.8.-
CENTRALES SOLARES FOTOVOLTAICAS.
En este
tipo de centrales la energía solar se convierte directamente en energía
eléctrica mediante paneles solares fotovoltaicos compuesto por un material
semiconductor por ejemplo silicio, que al absorber fotones proporciona una
corriente de electrones (corriente eléctrica).
Su
fabricación es muy cara pero la fuente de energía es gratuita y genera además
una energía muy limpia.
5.9.-
MOTORES ELÉCTRICOS.
Los
motores eléctricos son máquinas rotativas, pueden ser de corriente continua y
de corriente alterna. Los motores al absorber energía eléctrica producen
energía mecánica.
Los
motores de corriente alterna pueden ser síncronos, en los que la frecuencia
está en consonancia con la velocidad consiguiendo movimiento giratorio uniforme
o asíncronos en los que el rotor gira a una velocidad diferente.
5.10.-
MOTORES DE COMBUSTIÓN.
Los motores de combustión son máquinas térmicas que transforman la energía calorífica de un combustible en
energía mecánica. Pueden ser alternativos, rotativos y de chorro.
Las
partes esenciales de este tipo de motores son:
- Cilindro.- Receptáculo donde se mueve el pistón con movimiento rectilíneo
alternativo.
- Culata.-
Cierra la parte superior del cilindro.
- Cámara
de combustión.- Espacio comprendido entre la culata y el pistón, en ella se
quema la mezcla de aire y combustible.
6.- UNA
ALTERNATIVA: EL HIDRÓGENO COMO COMBUSTIBLE.
Un
problema de las energías renovables (solar, eólica,...) es su variabilidad,
para poder almacenar esta energía se ha estudiado la utilización del hidrógeno.
El
hidrógeno se puede quemar y recuperar la energía almacenada en su producción
emitiendo como residuo únicamente vapor de agua como resultado de la
combustión.
La
producción se realiza mediante la hidrólisis del agua, que mediante el paso de
la corriente eléctrica produce la separación de sus componentes. Sobre los
estudios que se están realizando al respecto de poder utilizar el hidrógeno como combustible podemos concluir diciendo que el hidrógeno es un
combustible muy prometedor.
6.-
CONCLUSION
En este
tema se ha tratado el tema de la energía, tipos y transformaciones, hoy en día
la energía es un bien de consumo imprescindible, de ahí la importancia del
tema.
Además
más del 80% de la energía que se consume en el mundo procede de la utilización
de combustibles fósiles cuyas reservas son limitadas y tienen un gran impacto ambiental.
Así mismo la producción de electricidad en centrales nucleares también esta en entredicho por el riesgo medioambiental que conlleva.
De estas
observaciones se deduce que es necesario el desarrollo y utilización de fuentes
de energía alternativas que permitan abandonar procesos de producción de
energía con un alto riesgo medioambiental. No obstante, a pesar de la gran
variedad de recursos energéticos existentes y del desarrollo de energías
limpias, la solución más importante en el momento actual pasa por el ahorro energético, se despilfarra una cantidad muy grande de energía que podríamos evitar simplemente poniendo un
poco de nuestra parte.
8.-
BIBLIOGRAFIA.
George E.
Stephenson; Tecnología de la Energía. Editorial Diana
John
Satchwell; Cómo funciona la energía. Ed. Everest
José
Beltrán; La energía. Física y Química. Ed. Anaya
Francisco
Silva y J. Emilio Sanz; Tecnología Industrial I. Ed. Mc Graw Hill
