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TEMA 1: |
PRODUCCI�N Y TRANSFORMACI�N DE LAS DISTINTAS FORMAS DE ENERG�A. |
2.FORMAS DE ENERG�A.
2.1. Energ�a Mec�nica.
2.2. Energ�a El�ctrica.
2.3. Energ�a T�rmica.
2.4. Energ�a Qu�mica.
2.5. Energ�a Electromagn�tica.
2.6. Energ�a Nuclear.
3.TRANSFORMACI�N DE LAS DISTINTAS FORMAS DE ENERG�A.
4. PRODUCCI�N DE LAS DIFERENTES FORMAS DE ENERG�A Y RECURSOS ENERG�TICOS.
4.1. Combustibles f�siles.
4.1.1. El carb�n.
4.1.2. El petr�leo.
4.1.3. El Gas Natural.
4.1.4. La Energ�a Nuclear
4.2. ENERG�A RENOVABLES.
4.2.1. Energ�a hidr�ulica.
4.2.2. Energ�a Solar.
4.2.3. Energ�a E�lica.
4.2.4. Biomasa.
4.2.5. Residuos s�lidos urbanos (RSU):
4.2.6. Energ�a Geot�rmica.
4.2.7. Energ�a maremotriz.
4.2.8. Energ�a de la olas.
5.Actuaciones sobre el medio ambiente.
5.1. Sobre la atm�sfera
5.1.1. Emisi�n de part�culas.
5.1.2. Emisiones de SOx.
5.1.3. Emisiones de NOx.
5.1.4. Emisiones de CO
5.1.5. Emisiones de CO2.
5.1.6. Emisiones de Hidrocarburos.
5.1.7. Emisiones de CFC�s.
5.2. Sobre el suelo.
5.2.1. Explotaci�n de minas.
5.2.2. Explotaci�n del petr�leo.
5.2.3. Centrales Hidr�ulicas.
5.3. Sobre el agua.
5.3.1. Centrales Hidr�ulicas.
5.3.2. Vertidos urbanos.
5.4. Consecuencias.
5.4.1. Destrucci�n de la capa de Ozono.
5.4.2. Smog Ozono.
5.4.3. Lluvia �cida.
5.4.4. Destrucci�n de la vida animal en las aguas.
Nota: El apartado 5, corresponder�a tambi�n al tema 4
La energ�a se define como la capacidad para realizar trabajo.
La energ�a es imprescindible para la vida y est� estrechamente relacionada con el avance del progreso.
Con el desarrollo industrial, se empezaron a aplicar nuevas fuentes de energ�a, tales como los combustibles f�siles y otras formas ya conocidas desde la antig�edad, como el viento, la madera y el agua.
Por medio de "m�quinas" se� transforma la energ�a en otras mas adecuadas para su utilizaci�n.
En el momento actual y debido al alto bienestar de la sociedad, el consumo de energ�a esta presente en gran parte de nuestras actividades diarias, por lo que es consumo es muy elevado y gran parte de las fuentes de energ�a que utilizamos no son renovables.
La unidad de energ�a en el sistema internacional es el �JULIO�, que es el trabajo que hay que realizar con una fuerza de un Newton para recorrer un metro en la misma direcci�n que se aplica esta fuerza.
La energ�a se manifiesta de distintas formas, estas las podr�amos clasificar:
Es la energ�a que est� relacionada con el movimiento y con las fuerzas que pueden producirlo.� Y pueden ser de dos formas:
� Energ�a Cin�tica:� Es la energ�a que posee un cuerpo debido a la velocidad.� Su expresi�n es la siguiente:, normalmente es interesante y mas pr�ctico conocer el incremento de energ�a: .
� Energ�a Potencial:� Es la energ�a que posee un cuerpo debido a la posici�n que ocupa dentro de un campo vectorial, tales como el gravitatorio, el magn�tico o el el�ctrico.� En el campo gravitatorio, el trabajo realizado por un cuerpo de masa m y que pasa de una posici�n 1 a otra posici�n 2, estar�a dado por la expresi�n:
La energ�a mec�nica total que posee un cuerpo es la suma de la energ�a cin�tica y potencial.
Es la energ�a que proporciona la corriente el�ctrica, que podemos definirla como el paso de electrones a trav�s de un conductor el�ctrico.� Es una energ�a de transmisi�n, es decir, no es primaria.� Sus grandes cualidades son que permite una f�cil transformaci�n en otras formas de energ�a y se puede transportar de forma f�cil y c�moda a cualquier lugar, desde las centrales el�ctricas, en las que se obtienen con potentes alternadores.
Las mol�culas de los cuerpos se encuentran en continuo movimiento, cuanto m�s grande sea este movimiento, mayor energ�a t�rmica posee, por tanto est� energ�a depende de la energ�a mec�nica de las mol�culas.
La energ�a t�rmica puede pasar de un cuerpo a otro, este intercambio puede ser:
� Por Conducci�n:� Paso del calor del cuerpo de mayor temperatura al de menor, por simple contacto entre ellos.
� Por Radiaci�n:� El paso de calor de un cuerpo a otro es debido a la radiaci�n en forma de ondas electromagn�tica que desarrolla los cuerpo en su superficie.� Ejemplo: El calor que llega a la Tierra procedente del Sol es solo por conducci�n por radiaci�n.
� Por Convecci�n:� Un cuerpo al calentarse su densidad disminuye y asciende, produciendo una corrientes ascendentes de part�culas "calientes" y otras descendientes de part�culas "fr�as".� Ejemplo:� El calor de los humos de la combusti�n en un horno, pueden recogerse por medio de intercambiadores de calor, en las chimeneas, antes de que estos salgan a la atm�sfera.
Se origina cuando reaccionan varios productos qu�micos para formar otro u otros.� En la naturaleza gran parte de la energ�a del procedente del Sol es transformada por las plantas (fotos�ntesis ) en energ�a qu�mica.
Es la propia de las ondas electromagn�ticas, como las referidas antes, las procedentes del astro rey.
Es una energ�a propia de la materia, ya que se obtiene de esta y en concreto de los n�cleos at�micos.� Se produce por reacciones de fusi�n o de fisi�n.� En las cuales se transforma materia en energ�a.� Como ejemplo, tenemos las centrales nucleares en las se produce la fisi�n de �tomos.� Einstein demostr� que la materia se transforma en energ�a seg�n la siguiente igualdad: .
Anteriormente hemos visto las diferentes formas que puede presentar la energ�a.� Todas ellas se pueden transformar en otra, cumpliendo siempre el principio de que la cantidad de energ�a inicial es igual a la cantidad de energ�a final, dicho de otra forma, "La energ�a ni se crea ni se destruye , se transforma".� Esto se conoce como el 1er principio de la termodin�mica.� Que corresponde con la expresi�n:.
En la siguiente figura se puede ver un esquema de las transformaciones entre las distintas energ�as:
En la pr�ctica ninguna de estas transformaciones se realizan con un 100% de rendimiento siembre se produce unas perdidas de energ�a como puede ser el trabajo de rozamiento en los pistones de un motor, o la perdidas por calentamiento de un alternador, etc.� El rendimiento de una transformaci�n viene dado por la expresi�n:
A continuaci�n se indica algunos procesos, m�quinas y dispositivos que hacen posible la transformaci�n de una energ�a en otra:
� La Energ�a nuclear se puede transformar en energ�a t�rmica a trav�s de la fusi�n o fisi�n de n�cleos at�micos.
� La Energ�a mec�nica se puede transformar en:
� Energ�a t�rmica: el movimiento entre piezas origina fricci�n y parte de la misma se transforma en calor.
� Energ�a el�ctrica: esta transformaci�n se consigue a base de generadores (alternadores o dinamos).
� �La energ�a el�ctrica se la m�s vers�til para posibles transformaciones en otros tipos.� Se puede transformar en:
� Energ�a mec�nica: gracias a los motores el�ctricos.
� Energ�a T�rmica: por medio de resistencias el�ctricas. (efecto Joule).
� Energ�a qu�mica: a trav�s de acumuladores o bater�as, por medio de un proceso de electr�lisis.
� Energ�a radiante o luminosa:� en tubos fluorescentes y l�mparas de filamento.
� La energ�a T�rmica est� presente en la mayor�a de los procesos energ�ticos.� Se puede transformar en:
� Energ�a Mec�nica: como ocurre en las centrales t�rmicas que el vapor mueve las turbinas (m�quinas: un t�rmicas).
� Energ�a el�ctrica: un ejemplo son los convertidores termoel�ctricos.
� Energ�a qu�mica: como por ejemplo la term�lisis.
� Energ�a radiante: Todo cuerpo caliente emite radiaciones ultravioletas.
� La energ�a qu�mica se encuentra presente en todos los procesos de la vida vegetal y animal.� Normalmente se transforma en:
� Energ�a mec�nica: como por ejemplo en el ser humano que obtiene la energ�a necesaria para realizar sus funciones vitales, a partir de los alimentos.
� Energ�a T�rmica:� al quemarse un combustible, como el carb�n, madera, etc, se desprende calor.
� Energ�a el�ctrica:� en las pilas el�ctricas.
� Energ�a sonora y radiante:� al quemarse la p�lvora, se produce ruido que se propaga mediante ondas electromgn�ticas.
� La Energ�a radiante, es la que tiene mayores aplicaciones, es la que procede del Sol:
� Energ�a t�rmica: los rayos del sol calienta los materiales al incidir sobre ellos.
� Energ�a el�ctrica: al incidir los rayos solares sobre placas fotovoltaicas.
� Energ�a qu�mica:� gracias a esta conversi�n es posible la vida vegetal, por medio de la fotos�ntesi.
El ser humano para su actividad diaria necesita energ�a, que obtiene de diversas formas, y casi siempre necesita transformarla de un tipo a otro.
A lo largo de la historia se ha ido descubriendo tanto diversas fuentes de energ�a, como m�todos para transformarla en trabajo �til.
En siguiente cuadro se recogen las fuentes primarias de energ�a:
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Renovables: |
Hidr�ulica |
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Solar |
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E�lica |
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Biomasa |
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Residuos S�lidos Urbanos |
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Mareomotriz |
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De las olas |
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NO Renovables: |
Combustibles f�siles: |
Carb�n. |
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Petr�leo. |
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Gas Natural |
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Combustibles vegetales: Madera |
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Uranio |
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Actualmente el mayor consumo de energ�a es la proveniente de combustibles f�siles, hidr�ulica y del Uranio (Energ�a nuclear)
Los combustibles f�siles son el petr�leo, el carb�n y el gas natural.
Seg�n las actuales teor�as todos esto proceden de restos vegetales y otros organismos vivos que hace millones de a�os fueron sepultados por efecto de grandes cataclismos o fen�menos naturales, y por la acci�n primero de microorganismos y posteriormente y debido a condiciones de altas temperaturas y presiones, se fueron formando cadenas de �tomos de carbono y de hidrogeno, fundamentalmente.� Estas cadenas se fueron haciendo mas largas hasta formar los distintos combustibles f�siles.
Sobre ellos est� montada casi toda la actividad industrial actual.
El carb�n fue el primer combustible f�sil utilizado por el hombre.
El carb�n es un material s�lido, ligero, negro y muy combustible que tiene su origen en una combusti�n incompleta de vegetales y otros seres org�nicos, en una atm�sfera anaer�bica, y posteriormente va perdiendo H y O con el consiguiente aumento de la concentraci�n en carb�n.� Se compone de numerosos elementos, variando su concentraci�n seg�n la zona en que se origin�: azufre, silicio, �xidos de hierro, aluminio...
El elemento b�sico es el carbono, elemento no met�lico que su forma pura se presenta como grafito o como diamante.� Es el elemento fundamental de la materia org�nica y de muchos combustibles.
Podr�amos clasificar los tipos de carb�n como: minerales, vegetales (autracita, hulla, liguito y turba, seg�n su composici�n y antig�edad) y del petr�leo.
La extracci�n del mineral de carb�n se realiza seg�n dos m�todos de explotaci�n: a cielo abierto o subterr�neo.
Aplicaciones:� El carb�n se utiliza en gran variedad de aplicaciones, abarcando campos muy diversos.� Atendiendo a su finalidad, se pueden clasificar en cuatro grupos:
� Combustibles de uso general: El carb�n mineral se utiliza directamente sin ninguna transformaci�n.� Se utiliza basicamente en las centrales t�rmicas.
� Coque para la industria (Altos hornos): En una primera etapa de destilaci�n del carb�n se obtiene coque, otro producto gaseoso y en las paredes del horno que carb�n pr�cticamente puro (grafito)
� Producci�n de productos qu�micos:. El grafito se utiliza para la fabricaci�n de electrodos.
� Gas de aplicaciones dom�sticas: De la destilaci�n del componente vol�til que se obtiene vapores amoniacales, brea o alquitran.
El carb�n como fuente de energ�a primaria esta recogido en el plan energ�tico anual.
Su utilizaci�n genera sobre el medio ambiente diversos efectos nocivos, comunes en mayor o menor grado a todos los combustibles f�siles: repercusiones sobre el suelo, el agua y la atm�sfera.
El petr�leo se un aceite mineral de color oscuro, con un fuerte olor, y una densidad inferior a la del agua (0,8-0,95).� Est� constituido b�sicamente por C y H, siendo una mezcla de carburos paraf�nicos, arom�ticos y naft�nicos y en menor proporci�n compuestos a base de S, O, y N.� Dependiendo de los lugares de extracci�n, el petr�leo tiene una composici�n qu�mica distinta en base a los compuesto citados anteriormente.
Por su composici�n se ha deducido (y en lo que se basan las actuales teor�as) que se trata de un producto de origen org�nico formado como resultado de la sedimentaci�n de material vegetal y animal.� Esta materia se va recubriendo por otros sedimentos, quedando sepultado en condiciones, y bajo las condiciones adecuadas y una lenta degradaci�n (primero por bacteria aer�bicas , y luego anaerobias ).� Da como resultado este l�quido que se almacena en lugares de roca porosa y alrededor de rocas impermeables, form�ndose grandes bolsas de petr�leo.� En estas bolsas se encuentra agua en su parte inferior y en la parte superior gas natural.
La extracci�n del petr�leo se realiza mediante la perforaci�n del terreno, mediante pozo petrol�feros (sobre la corteza terrestre) o plataformas petrol�feras (en el mar).� El l�quido extra�do es llevado a un deposito donde se extrae el gas que contenga, posteriormente se transporta a otro deposito donde se le extra el agua.� Posteriormente el petr�leo crudo es transportado por medio de oleoductos o barcos petroleros.
Destilaci�n del petr�leo:� El crudo al estar compuesto por distintos hidrocarburos, previamente sufre un proceso de destilaci�n en las refiner�as para separar los diferentes compuestos que luego son utilizados en las industrias y m�quinas t�rmicas.� Esta t�cnica de refinado consiste b�sicamente en la separaci�n de los distintos productos seg�n su punto de evaporaci�n, en torres de destilaci�n, por la cabeza de la torre se extrae los productos mas ligero, y por la base los mas pesado.� Con lo que se van separando los productos mas ligeros de los mas pesados.� La destilaci�n se realiza en diversas etapas, en las etapas finales se consiguen los productos con casi un 100% de pureza.
Aplicaciones:
* Utilizaci�n directa:
� Combustibles Gaseosos: son el gas natural, gases derivados del petr�leo y otros gases, seg�n su poder calor�fico se clasifican en tres grupos:
� 1er grupo: De menor poder calor�fico: gas ciudad o manufractura.
� 2� grupo: Gas natural y mezclas de butano y propano con aire.
Los productos de estos grupos se distribuyen mediante gaseoductos.
� 3 er grupo: A este grupo, pertenecen los denominados gases licuados del petroleo (GLP).� Se almacenan en estado gaseoso, son principalmente: metano, etano, etileno, propano y butano.� Este grupo son los de mayor poder calor�fico.
Algunos de estos productos se utilizan como materia prima para la fabricaci�n de productos reelaborados.
� Combustibles para motores t�rmicos: gasolina y gas-oil para motores de explosi�n, queroseno para motores de reacci�n.
� Combustibles para centrales t�rmicas: fuel-�i
� Aceites de lubricaci�n para motores y m�quinas
� Asfaltos.
* Reelaborados:
� Pl�sticos.
� Fibras sint�ticas.
� Detergentes, Disolventes y pigmentos.
� Caucho sint�tico (neum�ticos)
� Abonos para cultivos.
� Medicamentos.
�
El gas natural es una mezcla de gases, en su mayor parte metano (CH4>70%) que se encuentra en la naturaleza formando bolsas en el interior de la Tierra, unas veces solas y otras en compa��a de petr�leo, e igualmente se encuentra entre capas impermeables del subsuelo.
Su hallazgo y extracci�n sigue procesos semejantes al del petr�leo.
Antes de emplearlo se trata para eliminar impurezas, con lo que obtenemos pr�cticamente metano puro, siendo su combusti�n poco contaminante al estar libre de azufre.� Se prev� un gran aumento en su utilizaci�n.� Su distribuci�n se realiza mediante gasoductos y barcos.
El gas natural se emplea en la industrias petroqu�micas, centrales t�rmicas mixtas, centrales de cogeneraci�n y viviendas
La energ�a nuclear la podemos definir como la energ�a que se desprende de un �tomo cuando en el se produce una reacci�n nuclear, esta puede proceder de la fisi�n o de la fusi�n:
Fisi�n:� Es una reacci�n nuclear en la que se provoca la ruptura del n�cleo en �tomo mediante le impacto de un neutr�n.� Como en todo n�cleo existe almacenada una enorme cantidad de energ�a que hace que todas las part�culas est�n ligadas, unas a otras, al producirse la fisi�n, parte de esta energ�a se libera y se manifiesta en forma de calor.� Adem�s de calor se produce una serie de radiaciones (part�culas subat�micas) que en grandes dosis suelen ser perjudiciales para los seres vivos.� Generalmente los �tomos que se suelen utilizar son de uranio, torio o plutonio.� Los neutrones emitidos en la fisi�n puede provocar otras fisiones de otros n�cleos de uranio, continuando el proceso.� A esto se denomina reacci�n en cadena.� La energ�a liberada se puede aprovechar y transformar en una energ�a utilizable por el hombre.
Fusi�n:� Es una reacci�n termonuclear y consiste en interaccionar, es decir unir dos �tomos para formar otro �tomo m�s pesado.� En esta reacci�n se libera energ�a correspondiente al defecto de masa entre las distintas fases de la reacci�n (F�rmula de Einstein).� Como ejemplo, es la fusi�n de dos is�topos de hidr�geno, para formar helio, un neutr�n y la liberaci�n de una gran cantidad de energ�a.� En la actualidad, el aprovechamiento de esta energ�a esta en fase de desarrollo, puesto que la energ�a que hay que invertir en crear las condiciones id�neas para que tenga lugar la reacci�n (muy altas temperaturas), no se compensan con la energ�a obtenida.
�En una ruptura de un n�cleo se comprueba que la masa final es menor que la inicial (esto fue enunciado por Albert Einstein), y se libera gran cantidad de energ�a, esta energ�a se propaga en forma de radiaciones, formadas por part�culas nucleares, como la radicaci�n a, radiaci�n b, y neutrones, o por ondas electromagn�ticas como la radiaci�n gamma.
El uranio es la materia prima que mas se utiliza en las centrales nucleares, en las cuales se transforma en energ�a el�ctrica.� ��Debido a los riesgos que supone el trabajar con material altamente radioactivo, en la mayor�a de los pa�ses han dejado de construir nuevas centrales.
La energ�a renovables tienen como origen el Sol, y la fuente de energ�a podemos considerarla inagotable.� Se trata por tanto de crear una concienciaci�n orientada hacia la investigaci�n y el desarrollo de tecnolog�as adecuadas para el aprovechamiento de esta fuente de energ�a de la forma mas �ptima.� Se espera que en el futuro se superen las limitaciones actuales y de esta manera desaparezca la dependencia energ�tica actual y se reduzca el impacto medioambiental.
En la actualidad este tipo de energ�as representa un tanto por ciento muy bajo, en relaci�n con la energ�a total consumida.(En 1997 representaba un 5,3 % y las estimaciones para el a�o 2010 son del 15 %)
La energ�a hidr�ulica es la que mas se utiliza y en la mayor parte de los paises desarrollados suele estar ampliamente aprovechada, yq que es una de las mas baratas.� Consiste basicamente en aprovechar la energ�a potencial del agua, y transformarla en energ�a el�ctrica.
El resto de las energ�as renovables est�n en fase de desarrollo y se espera que en un futuro inmediato representen una fuente de energ�a importante desde el punto de vista cuantitativo.
Energ�a hidr�ulica es la energ�a potencial que tiene el agua, debido al desnivel del terreno y que se transforma en energ�a cin�tica.� Esta energ�a se puede aprovechar directamente para mover elementos mec�nicos, como norias o turbinas, con un fin determinado.
La energ�a potencia que tiene el agua, tiene su origen en el Sol, gracias al cual en la Tierra es posible que el agua se mueva siguiendo un ciclo.� El sol calienta el agua, evaporandola, con lo que le hace ganar energ�a potencial, la cual va perdiendo, al caer en forma de lluvia y posteriormente al descender por los cauces de los rios.
Para el mejor aprovechamiento del energ�a potencial del agua, se construyen presas en los cauces de los r�os (que no son otra cosa que acumuladores de energ�a potencial), en las cuales se instalan centrales hidroel�ctricas, que son las que transforman, la energ�a que tiene el agua en energ�a el�ctrica.
En el siguiente esquema se muestra como se transforma la energ�a en las centrales hidroel�ctricas:
Los componentes b�sicos de una central hidroel�ctrica son:
� La presa.
� Conductores de agua.
� La sala de m�quinas (grupos de turbina-alternador)
� Los transformadores.
� L�neas de transporte.
El de una central ser�a:
Por medio de una presa se acumula una cierta cantidad de agua y se crea un embalse.� En la parte inferior de la presa se coloca la sala de m�quinas.� A esta llega el agua a trav�s de una tuber�a, se regula el caudal y se protege la instalaci�n por medio de las compuertas y rejillas.
El agua, llega a las turbinas, por medio las tuber�as.� En las turbinas incide sobre los alabes y les imprime un giro a estos (el agua seguidamente se conduce hacia el r�o).� Solidario al eje de la turbina gira el alternador y un generador.� El generador es el que alimenta el circuito de excitaci�n del alternador.� Y en los terminales del alternador se genera una fuerza electromotriz que al conectar una carga aparece una corriente el�ctrica, esta corriente es alterna.
La corriente generada es de media tensi�n y alta intensidad, por lo que se utiliza transformadores para pasar a una corriente de alta tensi�n y baja intensidad, para conseguir unas perdidas menores en el transporte a trav�s de las l�neas.
Se aprovecha las radiaciones solares para transformar esta energ�a en el�ctrica o t�rmica.
La transformaci�n en energ�a el�ctrica se realiza por medio de paneles fotovoltaicos, los cuales est�n compuesto de c�lulas de semiconductoras de silicio.� Estas c�lulas transforman la energ�a solar directamente en corriente continua.� Cada c�lula genera una tensi�n entre sus extremos de 0,7 voltios, por lo debemos de conectar estas c�lulas en serie para generar una tensi�n mayor y en paralelo para aumentar la intensidad.� La corriente continua generada se debe de transformar a una corriente alterna de magnitud adecuada para poder conectarla a la red el�ctrica, actualmente esta transformaci�n de continua-alterna es sencillo y con pocas perdidas debido a la electr�nica de potencia.
La transformaci�n de la energ�a solar en t�rmica se realiza por medio de paneles solares.� Estos est�n constituidos b�sicamente por un serpent�n por el que circula el agua, el cual esta en el interior de unos colectores, sobre los que inciden los rayos solares calentando el agua.
Otras instalaciones est�n constituidas por espejos que concentran los rayos solares sobre un receptor solar termoel�ctrico en donde se aprovecha el calor para generar corriente el�ctrica o para utilizar la energ�a t�rmica directamente en alg�n proceso industrial.� Est� formado por un campo heliostatos que reflejan la luz del sol hacia una torre central, concentrando los rayos en la caldera.� El aporte t�rmico es absorbido por el flujo del fluido, dicho fluido se conduce a presi�n hacia un generador de vapor donde se transmite la energ�a a un segundo circuito.
Aprovecha la energ�a del viento, para mover generadores.� Esta energ�a se ha utilizado desde los tiempos mas remotos, en los barcos o molinos de viento.
La energ�a e�lica tiene como fuente el viento, es decir, el aire en movimiento, por lo cual la forma de energ�a es cin�tica.� Esta energ�a depende de diversos factores:
� La cantidad de radiaci�n solar que incide sobre el aire, calent�ndolo.
� La rotaci�n de la Tierra.
� Las condiciones atmosf�ricas.
Todo esto origina zonas con diferentes temperaturas y presiones, que hace que el viento sople desde las zonas de altas presiones a las zonas de bajas presiones.� Se calcula que un 2% de la energ�a solar que recibe la Tierra se convierte en energ�a cin�tica de los vientos, pero pr�cticamente s�lo se puede aprovechar el viento que circula cerca del suelo, por lo que se aprovechamiento actual es muy limitado.
M�quinas e�lica:� La m�quinas e�licas son aquellas que transforman la energ�a del viento en energ�a el�ctrica o mec�nica, podr�amos clasificarlas en turbinas de eje horizontal y aeroturbinas de eje vertical.
Las aeroturbinas de eje horizontal: son las m�s utilizadas, debido a su desarrollo tecnol�gico y comercial.� Para su funcionamiento necesitan mantenerse paralelas al viento, para que este incida sobre las palas y haga girar el eje. Se podr�an clasificar en:
� Potencias bajas o media (0,5 a 50 KW): El n�mero de aspas suele ser grande incluso 24.� Se utilizan en medios rurales para sacar agua o como suministro alternativo de electricidad.� Funcionan a plena potencia con una velocidad del viento de 5 m/s y arrancan cuando la velocidad del viento supera los 2 m/s.
� Potencia alta (mas de 100KW): Suelen tener h�lices con dos o tres palas de perfiles aerodin�micos como los usados en aviaci�n.� Tienen un gran rendimiento, funcionando con vientos inferiores a las anteriores.� Se usan para la producci�n de electricidad accionando generadores ya sea directamente o por medio de un multiplicador de velocidad y contribuyen a la alimentaci�n de la red el�ctrica.
Las Aeroturbinas de eje vertical est�n poco avanzadas tecnol�gicamente y su uso es bastante escaso, pero su futuro parece prometedor.� No necesitan dispositivos de orientaci�n, ya que por cuestiones de simetr�a siempre est�n orientadas y presentan menos problemas de resistencia y vibraciones estructurales.� En la actualidad este tipo de aeroturbinas se utilizan para producir bajas potencias.� Los modelos m�s conocidos son:
� Anem�metros:� De esfera o cilindros.� Su rendimiento es muy bajo y se usa para medir la velocidad del aire.
� Aeroturbina Savonius:� Creada por el cient�fico sueco Sigurd Savonius en 1924.� Se� compone, b�sicamente, de dos semicilindros, la vista en planta de forma simple ser�a.
� Aeroturbina Darrius:� Inventada por el acad�mico franc�s del igual nombre, est� contituida por palas de perfil biconvexo unidas las unas con las otras produciendo el giro del eje al que est�n unidas.
Gracias al Sol, es posible que los animales realicen sus funciones vitales y las plantas el proceso fotosint�tico.� Mediante este proceso las plantas toman del suelo el agua y las sales minerales, a trav�s de las ra�ces, que junto con el anh�drido carb�nico, del aire se transforman, por los rayos solares, en hidratos de carbono, az�cares y almidones y tambi�n ox�geno, que es devuelto a la atm�sfera, lo que contribuye a mantener el equilibrio biol�gico.� Esta energ�a que se almacena en las plantas constituyen la base del sustento del resto de los seres vivos.
Al conjunto de materia org�nica renovable del procedencia vegetal, animal o la resultante de la transformaci�n natural o artificial de �stas se denomina biomasa, parte de esta biomasa es transformada por el hombre para producir energ�a.
De toda la biomasa de que se dispone, bien por razones medioambientales como econ�micas, s�lo es rentable la utilizaci�n de la siguiente:
� Residuos procedentes de la agricultura, ganader�a y algunas industrias.
� Residuos forestales procedentes de la poda o limpieza de bosques.
� Cultivos vegetales energ�ticos.� Se trata de plantaciones de vegetales que produzcan gran cantidad de biomasa, ya sean cultivos acu�ticos como algas marinas, o terrestres, esta fuente energ�tica puede aprovechase mediante su combusti�n directa, o a trav�s de su transformaci�n en otros combustibles con biog�s, bioalcohol, etc.
Los m�todos de conversi�n de la biomasa en combustibles pueden agruparse en dos tipos: conversi�n bioqu�mica y conversi�n termoqu�mica.
M�todos bioqu�micos:
� Fermentaci�n alcoh�lica:� Se efectua en presencia de aire y el fin es obtener alcohol para motores t�rmicos principalmente.� La t�cnica consiste en transformar los az�cares en alcohol.� Es una operaci�n costosa, pero en algunos pa�ses como Brasil, muchos coches circulan con alcohol procedente de la ca�a de azucar.
� Digesti�n anaer�bica:� Se efect�a en ausencia de ox�geno, y el fin es obtener biogas.� Se basa en introducir la biomasa en un recipiente cerrado, que mediante bacterias se convierte en metano y anh�drido carb�nico principalmente.� Este tipo de instalaciones permitir�a que las explotaciones agrarias se autoabastezcan de energ�a, como ocurre en pa�ses en desarrollo africanos y asi�ticos y granjas europeas (leche Alba en Zaragoza)
M�todos termoqu�micos:
� Combusti�n:� Consiste en quemar la biomasa con el fin de producir calor.� En algunos pa�ses ha sustituido al carb�n o gas�leo en las calderas de uso dom�tico o industrial.
� Pir�lisis:� Se basa en la descomposici�n de sustancias org�nicas sometidas a grandes temperaturas (500�C) en ausencia de ox�geno.� Mediante este proceso, se produce carb�n vegetal y se libera un gas pobre, de elevado nivel energ�tico.� A esta instalaciones se les denomina gas�genos.
Ventajas y limitaciones:
� Su uso evita utilizar recursos agotables como carb�n o petr�leo.
� Menor contaminaci�n atmosf�rica y residual para la misma producci�n de energ�a
� La limpieza de bosques y montes reducir�a el riesgo de incendios en los mismos.
� Una buena parte es biomasa acu�tica dificil de aprovechar.
� El peligro que se corre de un uso indiscriminado, es que se acabe con la masa vegetal en la zona.
� Necesidad de otra energ�a para su recolecci�n, transporte y transformaci�n en combustible util, lo que reduce la energ�a neta resultante.
� En algunos casos, al estar muy dispersa su aprovechamiento no es rentable econ�micamente
Una de las principales caracteristicas delmodel econ�mico y pol�tico del mundo desarrollado es: producir -� usar � tirar
Esto crea el inconveniente de agotar los recursos naturales y producir grandes cantidades de residuos que contaminan y cuyo tratamiento cuesta dinero.� La mejor medida es el reciclado ya sea reutilizando (envases reciclados) o el reciclado total, que aunque parezca caro y en muchos casos la materia virgen resulta mas barata, tiene ventajas a largo plazo, como evitar la contaminaci�n del suelo, de las aguas e incluso del aire.
Posibilidades de reciclado:
� Aguas residuales: Depuradoras para que puedan utilizarse en el riego de tierras.
� Neum�ticos: Reciclaje para utilizarlos como asfalto.
� Reutilizar pl�sticos, papel, vidrio, chatarra f�rrica ...
� Veh�culos de desguace:� Utilizarlos como chatarra en f�bricas de fundici�n.
Esta energ�a se refiere al calor almacenado en la Tierra.� El calor, por regla general se transmite por conducci�n y debido a la baja conductividad de los materiales que componen el subsuelo terrestre, permite que gran parte se quede almacenada en su interior
.
La explotaci�n de esta energ�a para aprovechamiento humano se basa principalmente en dos formas:
� El vapor de agua o agua l�quida que fluye al exterior de forma natural. (g�iseres y manantiales de agua caliente)
� El aumento de temperatura que se registra al profundizar en la corteza terrestre, debido al calor natural procedente del interior de la Tierra.
Las mareas tienen su origen en la atracci�n del Sol y la Luna.� Sobre las grandes masas de agua incide notablemente y hay zonas costeras donde la altura del agua var�a incluso m�s de 10 m por este efecto.� Esta es una de las condiciones necesarias para su aprovechamiento, el cual se basa en producir energ�a el�ctrica por medio de centrales maremotrices situadas en un estuario o entrada de mar hacia la tierra, una presa que permita retener el agua cuando la marea alcance su nivel m�s alto.� Cuando baja la mar y se alcanza cierta diferencia de altura, se abren las compuertas.� El paso del agua hace girar la turbina que acciona el alternador.� Este efecto pude conseguirse en ambos sentidos.
Actualmente hay pocas centrales maremotrices funcionando.� Una de ellas es la de La Rance, en Francia.
El impacto medioambiental es grande pues con el tiempo la instalci�n de la presa cambiar�a el h�bitat de la zona, por tratarse de un separaci�n f�sica.
El mar proporciona energ�a natural por medio de las olas.� Su convesi�n en energ�a es dif�cil y costosa.� Se han dise�ado varios dispositivos con dicho fin, a base de flotadores, boya, cilindros sumergibles, etc.
El aprovechamiento es dificil y complicado, y el rendimiento obtenido muy bajo.� Ademas de eso hay que a�adir el impacto ecol�gico que sufrir�a la zona
En la actualidad hay pocas instalaciones de este tipo, sin embargo muchos paises cuentan con proyectos enfocados a aprovechar este tipo de energ�a.� En Espa�a, el proyecto Olas-1000, trata de aprovechar esta energ�a en la costa atl�ntica con un prototipo de central de 1000 KW
Debido a la explotaci�n de recursos naturales, actuamos sobre la atmosfera la tierra y el agua.
La emisi�n de gases sobre la atm�sfera produce diversos efectos dependiendo del tipo de emisi�n y cantidad:
Las part�culas s�lidas que se liberan a la atm�sfera y que permanecen en suspensi�n en el aire, proceden principalmente� de la combusti�n.� Las mas peligrosas son las met�licas y mas espec�ficamente los metales pesados (plomo, mercurio, ...) que una vez absorbidas por un ser vivo este no las puede eliminar.
Estos metales pueden entrar en la cadena tr�fica bien por:
� las v�as respiratorias.
� por contacto con la piel: Algunas part�culas a ser solubles y depositarse sobre la piel, esta las absorbe.
� Por ingesti�n: Si estas part�culas se depositan sobre las plantas, estas pueden pasar a la planta, por absorci�n, y posterior a los animales que las ingieran (incluido el hombre).
Proceden principalmente de la combusti�n del carb�n que procede del petr�leo (coke).
Los �xidos de azufre atacan directamente a las v�as respiratorias y son los que posteriormente en contacto con el agua originan la lluvia �cida
Proceden principalmente de la combusti�n de derivados del petr�leo.� Los aviones supers�nicos liberan gran cantidad de �xidos de nitr�geno en las capas altas de la atm�sfera.
Las emisiones de CO se deben a la combusti�n incompleta del carbono.
Es el contaminante mas abundante en la capa inferior de la atm�sfera, sobre todo en el entorno de las grandes ciudades, el foco principal es el tubo de escape de los veh�culos.� Es un veneno directo y acumulativo.
Se produce en las reacciones de combusti�n, cuando estas son completas.� De forma natural en la atm�sfera existe una gran concentraci�n.� Es el responsable de mantener el planeta Tierra caliente:� Los rayos solares penetran en la atm�sfera, y calienta la superficie de la Tierra, estos se reflejan, y debido al CO2 que hay en la atm�sfera parte vuelven hacia la Tierra.
Pero si la concentraci�n de CO2 aumenta, aumenta la cantidad de radiaci�n que vuelve sobre la Tierra.
Son sustancias que contienen H y C, se liberan en algunas reacciones de combustion incumpletas (mecheros que no quemen bien) o como resultado de otras reacciones secundarias.
Son los que se utilizaban (deber�a de haber de dejado de utilizarse) en los aerosoles, perjudican a la capa de Ozono
La explotaciones de minas da�an de forma f�sica el suelo (minas tradicionales o a cielo abierto) produciendo excavaciones y gran acumulaci�n de minirales no utilizados., aunque la restauraci�n posterior minimiza el efecto.
El efecto que puede causar las refiner�as y oleoductos son los derrames de productos sobre el suelo.
Cuando se construye una presa para una central hidr�ulica, se cubre de agua grandes extensiones de tierra, que trastoca los ecosistemas de la zona, inunda poblaciones, por lo que sus habitantes deben ser desplazados.� Aunque estos efectos se estudian para que sean los m�nimos posibles.
Los embalses de agua tambi�n favorecen la acumulaci�n de materia org�nica en descomposici�n, (procedente de vertidos de aguas residuales) que absorben el oxigeno que hay en el agua.
Si el circuito de agua de refrigeraci�n es abierto o las aguas que se viertan al exterior no se le controla la temperatura (vertiendo aguas calientes), el agua caliente disuelve menos cantidad de oxigeno, por lo que la vida animal se extinguiria.
Los embalses de agua limitan la libre circulaci�n de los peces por los r�os impidiendo sus ciclos vitales
Los vertidos de aguas residuales de la ciuidades, suelen tener gran cantidad de fosfatos debido a los detergentes, estos favorecen la proliferaci�n de la vida vegetal en las aguas, pero al proliferar de manera incontrolada las plantas estas le roban el ox�geno a los peces.
De todas las actuaciones que hacemos sobre el medioambiente, optemos unas consecuencias.
Efecto invernadero:
La atm�sfera act�a de pantalla (sobre todo el CO2) con los rayos solares, reflejando parte de los mismos y de esta manera regula la temperatura de la Tierra.� Si el ratid de gases que componen la atm�sfera var�a (aumento del CO2 sobre todo), varia la cantidad de rayos que son reflejados hacia la Tierra.
Si se sigue con el ritmo actual de emisi�n de CO2 a la atmosfera, los instrumentos de reciclado natural (fotosintesis de las plantas terrestres y en mayor parte por la absorci�n del plact�n de los oceanos) ser�n insuficientes.
Si la emisi�n de CO2 produce un aumento de la concentraci�n del mismo en la atm�sfera que no deje que se irradie la cantidad necesaria, todo el calor se reflejara sobre la tierra, aumentando su temperatura, lo que conlleva cambios clim�ticos, por aumento de la temperatura.� Lo que implicar�a:
� Aumento de las zonas des�rticas con lo que disminuir�an las zonas f�rtiles, y por consiguiente las defensas naturales
� Fusi�n de parte de los casquetes polares y capas de hielo del Atl�ntico Norte, aumentando as� el nivel del mar.
La capa de Ozono es una zona de la parte alta de la atm�sfera en la que hay una concentraci�n de mol�culas O3, esta capa nos protege de los rayos ultravioleta del sol.� En condiciones normales los rayos UV transforma mol�culas de O3 para formar O2 a la misma velocidad que lo hace en sentido inverso, con lo que existe un equilibrio.
Pero la presencia de CFC�s (liberado en los aerosoles) y NOx (liberado en las combustiones) hace que la reacci�n solo se de en el sentido de la formaci�n de O2, con lo que la concentraci�n de O3 vaya en disminuci�n.
En zonas pr�ximas a la corteza terrestre se pueden llegar a formar concentraci�nes de O3, que en este caso disminuye la calidad del aire que respiramos.
La formaci�n en capas bajas de la atm�sfera se debe a la concentraci�n de �xidos de nitr�geno, que al contrario que en capas altas favorece la descomposici�n del ozono, en zonas bajas favorece la formaci�n de O3.
Los �xidos de azufre y nitr�geno liberados a la atmosfera y en contacto con el agua (bien del vapor o con el agua de lluvia), forman �cido sulf�rico y n�trico, que caen sobre la tierra (en forma s�lida o l�quida) y destruyen por completo tanto la vida terrestre como la acu�tica con lo cual la zona queda desertificada.
Una emisi�n de �xidos de azufre o nitr�geno puede dar lugar a una lluvia �cida a cientos de kms. de la zona donde se expulsan.
En las aguas estancadas como pantanos, embalses, etc, convive la vida animal y vegetal, esta �ltima esta en parte limitada por la concentraci�n de fosfatos, si esta concentraci�n aumenta por vertidos de aguas con detergentes, la vida vegetal proliferara, consumiendo oxigeno que deb�a de compartir con los peces.�� Al haber mas cantidad de plantas se producir�n mayor n�mero de residuos org�nicos que al descomponerse consumir�n mas cantidad de ox�geno.� Con lo que finalmente tendremos zonas muy verdes pero sin ninguna vida animal en las aguas.��