trabajo practico sobre energias facundo leguizamon

5/11/2018 Trabajo Practico Sobre Energias Facundo Leguizamon - slidepdf.com

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Electrotecnia:

Energía hidráulica:

La energía hidráulica se basa en aprovechar la caída del agua desde cierta altura. La energíapotencial, durante la caída, se convierte en cinética. El agua pasa por las turbinas a granvelocidad, provocando un movimiento de rotación que finalmente, se transforma en energíaeléctrica por medio de los generadores. Es un recurso natural disponible en las zonas quepresentan suficiente cantidad de agua, y una vez utilizada, es devuelta río abajo. Su desarrollorequiere construir pantanos, presas, canales de derivación, y la instalación de grandes turbinasy equipamiento para generar electricidad. Todo ello implica la inversión de grandes sumas dedinero, por lo que no resulta competitiva en regiones donde el carbón o el petróleo son baratos.Sin embargo, el peso de las consideraciones medioambientales y el bajo mantenimiento queprecisan una vez estén en funcionamiento centran la atención en esta fuente de energía.

La fuerza del agua ha sido utilizada durante mucho tiempo para moler trigo, pero fue con laRevolución Industrial, y especialmente a partir del siglo XIX, cuando comenzó a tener granimportancia con la aparición de las ruedas hidráulicas para la producción de energía eléctrica.Poco a poco la demanda de electricidad fue en aumento. El bajo caudal del verano y otoño,unido a los hielos del invierno hacían necesaria la construcción de grandes presas decontención, por lo que las ruedas hidráulicas fueron sustituidas por máquinas de vapor con encuanto se pudo disponer de carbón.

La primera central hidroeléctrica moderna se construyó en 1880 en Northumberland, GranBretaña. El renacimiento de la energía hidráulica se produjo por el desarrollo del generadoreléctrico, seguido del perfeccionamiento de la turbina hidráulica y debido al aumento de lademanda de electricidad a principios del siglo XX. En 1920 las centrales hidroeléctricas

generaban ya una parte importante de la producción total de electricidad.



A principios de la década de los noventa, las primeras potencias productoras de energíahidroeléctrica eran Canadá y Estados Unidos. Canadá obtiene un 60% de su electricidad decentrales hidráulicas. En todo el mundo, este tipo de energía representa aproximadamente lacuarta parte de la producción total de electricidad, y su importancia sigue en aumento. Lospaíses en los que constituye fuente de electricidad más importante son Noruega (99%), Zaire

(97%) y Brasil (96%). La central de Itaipú, en el río Paraná, está situada entre Brasil yParaguay; se inauguró en 1982 y tiene la mayor capacidad generadora del mundo. Comoreferencia, la presa Grand Coulee, en Estados Unidos, genera unos 6500 Mw y es una de lasmás grandes.

La tecnología de las principales instalaciones se ha mantenido igual durante el siglo XX. Lascentrales dependen de un gran embalse de agua contenido por una presa. El caudal de aguase controla y se puede mantener casi constante. El agua se transporta por unos conductos otuberías forzadas, controlados con válvulas y turbinas para adecuar el flujo de agua conrespecto a la demanda de electricidad. El agua que entra en la turbina sale por los canales dedescarga. Los generadores están situados justo encima de las turbinas y conectados conárboles verticales. El diseño de las turbinas depende del caudal de agua; las turbinas Francisse utilizan para caudales grandes y saltos medios y bajos, y las turninas Pelton para grandessaltos y pequeños caudales.

Además de las centrales situadas en presas de contención, que dependen del embalse degrandes cantidades de agua, existen algunas centrales que se basan en la caída natural delagua, cuando el caudal es uniforme. Estas instalaciones se llaman de agua fluente. Una deellas es la de las Cataratas del Niágara, situada en la frontera entre Estados Unidos y Canadá.

Las centrales dependen de un gran embalse de agua contenido por una presa. El caudal de agua secontrola y se puede mantener casi constante. El agua se transporta por unos conductos o tuberías,controlados con válvulas y turbinas para adecuar el flujo de agua con respecto a la demanda deelectricidad. El agua que entra en la turbina sale por los canales de descarga. Los generadores estánsituados justo encima de las turbinas y conectados con árboles verticales. El diseño de las turbinasdepende del caudal de agua; las turbinas Francis y Kaplan se utilizan para caudales grandes y saltosmedios y bajos, y las turbinas Pelton para grandes saltos y pequeños caudales.+

Turbinas:

Turbina Kaplan Turbina Francis Turbina Pelton

Las turbinas hidráulicas se emplean para aprovechar la energía del agua en movimiento. La turbinaKaplan es semejante a una hélice de un barco. Las amplias palas o álabes de la turbina son impulsadaspor agua de alta presión liberada por una compuerta. La turbina Pelton es un modelo del siglo XIX cuyofuncionamiento es más parecido al de un molino de agua tradicional. La rueda gira cuando el aguaprocedente del conducto forzado golpea sus paletas o álabes.

Para la formación de un salto de agua es preciso elevar el nivel superficial de ésta sobre el nivel normalde la corriente, atajando el agua con una presa para producir el salto total utilizable en la misma presa ocontribuir a este salto, derivando a la vez las aguas por un canal de derivación de menor pendiente que elcauce del río. Las aguas del canal de derivación hay que conducirlas a las turbinas y, para ello, en lossaltos menores de unos 12 m, el agua desemboca directamente en la cámara de turbinas y, en los saltossuperiores a 12 m, termina en un ensanchamiento llamado cámara de presión desde donde parte latubería a presión que en conducción forzada, lleva el agua a las turbinas. El agua sale a gran presión porla tobera e impulsa los álabes que hacen girar un eje y el generador. A la salida de las turbinas, el aguapasa a un canal de desagüe por el que desemboca nuevamente en el río.



b



Energía eólica:

Durante el día el sol calienta el aire que está sobre la tierra más que el que está sobre elmar. El aire se expande y se eleva, disminuyendo así la presión sobre el terreno yhaciendo que el viento sople desde el mar hacia las costas. La rotación terrestre, la

diferencia de temperatura y el viento depende de su velocidad. Cerca del suelo, lavelocidad esa baja, pero aumenta rápidamente con la altura. Cuanto más accidentadasea la superficie del terreno, más frenará éste al viento. No obstante, el viento sopla conmás fuerza sobre el mar que en tierra. Por eso, las mejores localizaciones para colocarturbinas se encuentran en el mar, sobre las colinas, cercanas a la costa y con pocavegetación.

Los aerogeneradores son generadores de energía eléctrica que están constituidos poruna turbina de viento acoplada a un alternador o una dinamo. Las turbinas contribuyan aproteger la naturaleza contra la polución, es decir; contra la contaminación del agua, quese generaría al producir energía por medios convencionales, es decir; normales. Si seusase una central térmica alimentada con carbón, la producción de un aerogenerador degran tamaño supondría para el medio ambiente su contaminación con toneladas de

dióxido de carbono, partículas en suspensión y polvo negro.



Energía eólica en Latinoamérica

El desarrollo de la energía eólica en Latinoamérica está en sus comienzos, llegando lacapacidad conjunta instalada en estos países a los 769 MW (datos de septiembre de 2009). Afecha de 2009, el desglose de potencia instalada por países y su porcentaje sobre el total decada país es el siguiente:

Brasil: 415 MW (0,4%) (Licitado Agosto 2011 1067 MW)

México: 85 MW (0,17%)Costa Rica: 70 MW (2,8%)

Nicaragua 40 MW (5%)

Argentina: 29 MW (0,1%)

Uruguay: 38 MW (1,4%)(licitado en noviembre de 2010 y agosto de 2011, 300 MW, 150MW en cada etapa)

Republica Dominicana: 33 MW

Chile: 20 MW (0,2%)

Colombia: 20 MW (0,1%) Cuba: 7,2 MW (0,05%)



Ecuador: 2,4 MW (0,05%)

Perú: 0 MW (0%)

Venezuela: 0 MW (0%) TIPOS DE AEROGENERADORES

Generadores de pequeña potencia:

La mayoría están diseñados para embarcaciones marinas e instalaciones derecreo, se colocan sobre mástiles o sobre tejados.

Estos generadores están comprendidos entre los 180 y 300 Watios de potencia yproducen corriente continua de 12-14 Voltios para los de menor potencia y de120-240 Voltios para los de mayor.

Este tipo de aerogeneradores es ideal para abastecer de energía eléctrica aviviendas aisladas de la red eléctrica, con bajos consumos, y que podríaninstalarse combinados con otros tipos de fuentes de energía como es la solarfotovoltaica.

Generadores de gran potencia: La fracción de energía capturada por un aerogenerador viene dad por le factor

llamado coeficiente de potencia. Este coeficiente de potencia tiene un valormáximo teórico denominado límite de Betz.

Loa primeros aerogeneradores tenían rendimientos del 10%, pero los másmodernos utilizan sistemas de control de manera que operan siempre con lamáxima eficacia aerodinámica alcanzando valores de rendimiento próximos al50%.

La mayoría de los aerogeneradores actuales son de eje horizontal. La opción deeje vertical tiene la ventaja de que lo equipos de conversión y control están en labase del grupo y el aerogenerador no tiene que orientar su oposición según ladirección del viento. La principal desventaja es que las cargas mecánicas pasande cero a su valor máximo dos o tres veces por ciclo, dependiendo del númerode palas y también la altura del rotor es más pequeña que en los de ejehorizontal, con lo que el viento recibido es menor.

Los primeros aerogeneradores comerciales utilizaban una serie de perfilesaerodinámicos para las palas del aerogenerador. Recientemente se han estado

usando perfiles específicos para el uso de turbinas eólicas. El número de palas utilizado normalmente suele ser tres. Idealmente, se obtendría

mayor rendimiento cuanto menor número de palas debido a que la estela que deja unapala es recogida por la pala siguiente.

Tipos de turbinas eólicas:

Una turbina eólica o turbina de viento es una turbina accionada por la energía eólica. Setrata de una turbomáquina motora que intercambia cantidad de movimiento con el viento,haciendo girar un rotor. La energía mecánica del eje del rotor puede ser aprovechada paradiversas aplicaciones como moler, en el caso de los molinos de viento; bombear agua, en el

caso de las aerobombas; o para la generación de energía eléctrica, en los aerogeneradores.Las turbinas eólicas se clasifican, según la orientación del eje del rotor, en verticales yhorizontales.

Tipos

Savonius

Las turbinas Savonius son un tipo de turbinas de eje vertical usadas para convertir el poder delviento en torsión sobre un eje rotatorio. Fueron inventadas por el ingeniero finlandés Sigurd J.Savonius en 1922. Puede arrancar con poco viento, siendo muy sencilla su fabricación; tieneuna velocidad de giro pequeña y su rendimiento es relativamente bajo. Además posee una

gran economidad



Darrieus

Debe su nombre al ingeniero francés Georges Darrieus, quien patentó el diseño en 1931.Requiere vientos de 4 a 5 m/s, manteniendo grandes velocidades de giro y un buenrendimiento.

Energía nuclear:La energía nuclear es aquella que resulta del aprovechamiento de la capacidad que tienenalgunos isótopos de ciertos elementos químicos para experimentar reacciones nucleares yemitir energía en la transformación. Una reacción nuclear consiste en la modificación de lacomposición del núcleo atómico de un elemento, que muta y pasa a ser otro elemento comoconsecuencia del proceso. Este proceso se da espontáneamente entre algunos elementos y enocasiones puede provocarse mediante diferentes técnicas.

Una central nuclear es una instalación industrial empleada para la generación de energíaeléctrica a partir de energía nuclear, que se caracteriza por el empleo demateriales fisionables que mediante reacciones nucleares proporcionan calor. Este calor esempleado por un ciclo termodinámico convencional para mover un alternador yproducir energía eléctrica.

Las centrales nucleares constan de uno o varios reactores, que son contenedores (llamadoshabitualmente vasijas ) en cuyo interior se albergan varillas u otras configuraciones geométricasde minerales con algún elemento fisionable (es decir, que puede fisionarse) o fértil (que puedeconvertirse en fósil por reacciones nucleares), usualmente uranio, y enalgunos combustibles también plutonio, generado a partir de la activación del uranio. En el

proceso de fisión radiactiva, se establece una reacción que es sostenida y moderada medianteel empleo de elementos auxiliares dependientes del tipo de tecnología empleada.

Las instalaciones nucleares son construcciones muy complejas por la variedad de tecnologíasindustriales empleadas y por la elevada seguridad con la que se les dota.

La energía nuclear se caracteriza por producir, además de una gran cantidad de energíaeléctrica, residuos nucleares que hay que albergar en depósitos aislados y controlados durantelargo tiempo. A cambio, no produce contaminación atmosférica de gases derivados de lacombustión que producen el efecto invernadero, ni precisan el empleo de combustibles fósilespara su operación. Sin embargo, las emisiones contaminantes indirectas derivadas de supropia construcción, de la fabricación del combustible y de la gestión posterior de los residuosradiactivos no son despreciables.

Peligros:

en las centrales nucleares se encuentra en la presencia y posible escape de las radiaciones yproductos radiactivos producidos en el núcleo del reactor. Por este motivo, la seguridad nuclearconsiste en diseñar, construir y operar las centrales nucleares para obtener de forma segura laproducción de energía eléctrica, sin que ello suponga un riesgo superior al tolerable para lapoblación y para los trabajadores de la central. Dados los estrictos controles nacionales einternacionales en el diseño y operación de las centrales, los riesgos nucleares sonextraordinariamente bajos, a pesar de los accidentes más relevantes, Three Mile Island (TMI) yChernobil.



En la actualidad la energía nuclear se utiliza sobre todo para la producción de energíaeléctrica. Los costes son todavía elevados, pero se hallan en continua disminución gracias alos grandes procesos tecnológicos y a la construcción de centrales nucleares de mayoresdimensiones. La reciente crisis petrolífera, como es natural, dará nuevo impulso a la búsquedade métodos competitivos de utilización de la energía nuclear, ya empleada en la propulsiónnaval, donde las ventajas son evidentes gracias a la elevada velocidad de desplazamiento que

con ella se obtiene.

Los reactores nucleares son de enorme utilidad en zonas aisladas, como las tierras árticas yantárticas, de difícil acceso para la energía hidroeléctrica y térmica. Desmontados, setransportan fácilmente en barco o avión y, una vez en su destino se instalan de nuevofácilmente.

También podrían convertirse en fuente de energía para los trabajos submarinos (extracción desustancias alimenticias o minerales de yacimientos marinos).

Es prometedor el empleo de la energía nuclear en la desalación del agua del mar mediante ladestilación, utilizando el calor residual de los reactores nucleares. El agua salada, aspirada

hacia el interior de una serie de tubos, se evapora con el calor y en el fondo se deposita lasalmuera. El vapor ya desprovisto de las sales, se condensa posteriormente dentro de lostubos refrigerantes.

Existen, así mismo, proyectos para lanzar al espacio cohetes de propulsión nuclear, máspesados que los de combustibles químicos y concebidos para viajes cada vez más largos.

Los residuos radiactivos son deshechos que contienen elementos químicos radiactivos que no tienen unpropósito práctico. Es frecuentemente el subproducto de un proceso nuclear, como la fisión nuclear. Elresiduo también puede generarse durante el procesamiento de combustible para los reactores o armas

nucleares o en las aplicaciones médicas como la radioterapia o la medicina nuclear.

Residuos nucleares:

Se suelen clasificar por motivos de gestión en:

Residuos exentos: No poseen una radiactividad que pueda resultar peligrosa para lasalud de las personas o el medio ambiente, en el presente o para las generacionesfuturas. No general calor y pueden utilizarse como materiales convencionales.

Residuos de baja actividad: Poseen radiactividad gamma o beta en niveles mínimos.Deben almacenarse en almacenamientos superficiales. Tampoco general calor.

Residuos de media actividad: Poseen radiactividad gamma o beta con nivelessuperiores a los residuos de baja actividad. Generan una pequeña parte de calor ydeben almacenarse en almacenamientos superficiales.

Residuos de alta actividad o alta vida media: Todos aquellos materiales emisores deradiactividad alfa y aquellos materiales emisores beta o gamma que superen losniveles impuestos por los límites de los residuos de media actividad. Estos residuosgeneral una gran cantidad de calor. Deben almacenarse en almacenamientosgeológicos profundos (AGP



Trubinas utilizadas:

Una turbina de vapor es una turbo máquina que transforma la energía de un flujo de vapor en energíamecánica. Este vapor se genera en una caldera, de la que sale en unas condiciones de elevadatemperatura y presión. En la turbina se transforma la energía interna del vapor en energía mecánica que,típicamente, es aprovechada por un generador para producir electricidad.

Al pasar por las toberas de la turbina, se reduce la presión del vapor (se expande) aumentando así suvelocidad. Este vapor a alta velocidad es el que hace que los álabes móviles de la turbina giren alrededorde su eje al incidir sobre los mismos. Por lo general una turbina de vapor posee más de un conjunto

tobera-álabe (o etapa ), para aumentar la velocidad del vapor de manera gradual. Esto se hace ya que porlo general el vapor de alta presión y temperatura posee demasiada energía térmica y, si ésta se convierteen energía cinética en un número muy reducido de etapas, la velocidad periférica o tangencial de losdiscos puede llegar a producir fuerzas centrífugas muy grandes causando fallas en la unidad.

En una turbina se pueden distinguir dos partes, el rotor y el estator. El rotor está formado por ruedas deálabes unidas al eje y que constituyen la parte móvil de la turbina. El estator también está formado porálabes, no unidos al eje sino a la carcasa de la turbina.

El Éxito obtenido con las turbinas de agua condujo a utilizar el principio de la turbina para extraer energía

del vapor de agua. Mientras que la maquina a vapor de vaivén desarrollada por el inventor e ingenieroescocés James Watt utilizaban la presión del vapor, la turbina consigue mejores rendimientos al utilizartambién la energía cinética de este. La turbina puede ser más pequeña, más ligera y más barata que unamaquina de vapor de vaivén de la misma potencia, y puede ser de un tamaño mucho mayor que lasmaquinas de vapor convencionales.

Desde el punto de vista de la mecánica, tiene la ventaja de producir directamente un movimiento giratoriosin necesidad de una manivela o algún otro medio de convertir la energía de vaivén en energía rotatoria.Como resultado de ello, la turbina de vapor a remplazado a las maquinas de vaivén en las centralesgeneradoras de energía eléctrica, y también se utiliza como una forma de propulsión a chorro.

La turbina de vapor no fue inventada por una única persona, sino q fue el resultado del trabajo de ungrupo de inventores a finales del siglo XIX. Algunos de los participantes más notables en este desarrollofueron el Británico Charles Algernon Parsons fue responsable del denominado principio de escalones,mediante el cual el vapor se expandía en varias fases aprovechándose su energía en cada una de ellas.

De Laval fue el primero en diseñar chorros y palas adecuadas para el uso eficiente de la expansión del



vapor.



Energía solar:

El Sol es un gigantesco reactor nuclear. En efecto es una enorme esfera gaseosa (con unamasa 330.000 veces mayor que la de la Tierra), formado fundamentalmente por Helio,Hidrógeno y Carbono, en el seno de la cual se producen continuas reacciones nucleares defusión, es decir, reacciones mediante las cuales se unen los núcleos de dos átomos dehidrógeno para formar un núcleo de helio, liberando en dicho proceso una gran cantidad deenergía.

De la enorme cantidad de energía que emite constantemente el Sol, una parte llega a laatmósfera terrestre en forma de radiación solar. De ella, un tercio es enviado de nuevo alespacio a consecuencia de los procesos de refracción y reflexión que tienen lugar en laatmósfera de la Tierra. De los dos tercios restantes, una parte es absorbida por las distintascapas atmosféricas que rodean el globo terráqueo. El resto llega efectivamente a la superficie

de la Tierra por dos vías: directamente, es decir, incidiendo sobre los objetivos iluminados porel Sol; e indirectamente, como reflejo de la radiación solar que es absorbida por el polvo y elaire. La primera recibe el nombre de radiación directa y a la segunda se le llama radiacióndifusa.

Por otro lado, la energía emitida por el Sol no llega a la Tierra de manera uniforme. Varía segúnla hora del día, según la inclinación estacional del globo terráqueo respecto del Sol, según lasdistintas zonas de la superficie terrestre, etc., debido a los movimientos de la Tierra y a laabsorción de la radiación solar por parte de la atmósfera. En definitiva, se ha calculado que laenergía por unidad de tiempo que recibe del Sol una superficie situada a nivel del mar es deunos 1.353 vatios por metro cuadrado.

Conviene tener en cuenta, por otro lado, que la energía solar tiene una importancia directa yesencial en la generación de diversas energías renovables. Así, la absorción de la energíasolar por parte de las plantas ``el proceso fotosintético'' da lugar a la biomasa.



En una célula fotovoltaica, la luz excita electrones entre capas de materiales semiconductoresde silicio. Esto produce corrientes eléctricas.

ásicamente, recogiendo de forma adecuada la radiación solar, podemos obtener calor yelectricidad.

El calor se logra mediante los colectores térmicos, y la electricidad, a través de los llamadosmódulos fotovoltaicos. Ambos procesos nada tienen que ver entre sí, ni en cuanto a sutecnología ni en su aplicación.

Hablemos primero de los sistemas de aprovechamiento térmico. El calor recogido en loscolectores puede destinarse a satisfacer numerosas necesidades. Por ejemplo, se puedeobtener agua caliente para consumo doméstico o industrial, o bien para dar calefacción anuestros hogares, hoteles, colegios, fábricas, etc. Incluso podemos climatizar las piscinas ypermitir el baño durante gran parte del año.

También, y aunque pueda parecer extraño, otra de las más prometedoras aplicaciones delcalor solar será la refrigeración durante las épocas cálidas .precisamente cuando mássoleamiento hay. En efecto, para obtener frío hace falta disponer de un «foco cálido», el cualpuede perfectamente tener su origen en unos colectores solares instalados en el tejado oazotea. En los países árabes ya funcionan acondicionadores de aire que utilizan eficazmente laenergía solar.

Las aplicaciones agrícolas son muy amplias. Con invernaderos solares pueden obtenersemayores y más tempranas cosechas; los secaderos agrícolas consumen mucha menos energíasi se combinan con un sistema solar, y, por citar otro ejemplo, pueden funcionar plantas depurificación o desalinización de aguas sin consumir ningún tipo de combustible.

Las «células solares», dispuestas en paneles solares, ya producían electricidad en los primerossatélites espaciales. Actualmente se perfilan como la solución definitiva al problema de laelectrificación rural, con clara ventaja sobre otras alternativas, pues, al carecer los paneles departes móviles, resultan totalmente inalterables al paso del tiempo, no contaminan ni producenningún ruido en absoluto, no consumen combustible y no necesitan mantenimiento. Además, yaunque con menos rendimiento, funcionan también en días nublados, puesto que captan la luzque se filtra a través de las nubes.

La electricidad que así se obtiene puede usarse de manera directa (por ejemplo para sacaragua de un pozo o para regar, mediante un motor eléctrico), o bien ser almacenada enacumuladores para usarse en las horas nocturnas. Incluso es posible inyectar la electricidadsobrante a la red general, obteniendo un importante beneficio.

Si se consigue que el precio de las células solares siga disminuyendo, iniciándose sufabricación a gran escala, es muy probable que, para primeros de siglo, una buena parte de laelectricidad consumida en los países ricos en sol tenga su origen en la conversión fotovoltaica.

La energía solar puede ser perfectamente complementada con otras energías convencionales,para evitar la necesidad de grandes y costosos sistemas de acumulación. Así, una casa bien aislada puede disponer de agua caliente y calefacción solares, con el apoyo de un sistemaconvencional a gas o eléctrico que únicamente funcionaría en los periodos sin sol. El coste dela «factura de la luz» sería sólo una fracción del que alcanzaría sin la existencia de lainstalación solar.

La energía solar, además de ser renovable y no contaminar el Medio Ambiente, es una energía

muy abundante. Su utilización contribuye a reducir el efecto invernadero producido por lasemisiones de CO2 a la atmósfera, así como el cambio climático provocado por el efecto



invernadero. Además, con su difusión y promoción todos colaboramos a que en el futuro seaproveche también el Sol en otras escuelas y edificios.

Con acumuladores de agua, un intercambiador de calor y uno o varios colectores, se puedeaprovechar la radiación solar para generar calor con la denominada energía solar térmica debaja temperatura.

El colector consiste en una superficie que expuesta a la radiación solar posibilita absorber elcalor y transmitirlo a un fluido. En función de la temperatura que se quiera obtener senecesitará un determinado tipo de colectores y el empleo del calor será para una funcióndiferente. Según el IDEA, la energía solar térmica de

Baja temperatura “se aprovecha fundamentalmente para calentar el agua, estando al serviciode los usuarios de edificios y viviendas, mediante la instalación de unos paneles solares”.

El agua caliente se puede utilizar para consumo doméstico, uso industrial, para calefacción enla vivienda o centros mayores como colegios y hoteles. También puede servir para climatizarpiscinas y permitir el baño durante todo el año. Pero el uso más aceptado de la energía solar

térmica sigue siendo la generación de agua caliente sanitaria, seguido de su empleo paracalefacción.

Algunas empresas utilizan el uso térmico de la energía solar en el desarrollo de la agricultura.En este sentido, los responsables de CENSOLAR explican que “con los invernaderos solarespueden obtenerse mayores y más tempranas cosechas”.Según se recomienda en la Guía Solar editada por Greenpeace:”con una instalación de 4m2 de captadores y 300 litros deacumulación de agua caliente se puede abastecer toda una familia (en función de la localidad,consumo, hábitos, etc.), ahorrando más de media tonelada de CO2 al año”. “Todo uninteresante sistema de ahorro ya que una instalación térmica para generar agua calientesanitaria puede sufragar el 70 por ciento de las necesidades de una casa”.

Diferentes Usos De la Energía Solar.

Colectores de Placas

En los procesos térmicos los colectores de placa plana interceptan la radiación solar en unaplaca de absorción por la que pasa el llamado fluido portador. Éste, en estado líquido ogaseoso, se calienta al atravesar los canales por transferencia de calor desde la placa deabsorción. La energía transferida por el fluido portador, dividida entre la energía solar queincide sobre el colector y expresada en porcentaje, se llama eficiencia instantánea del colector.Los colectores de placa plana tienen, en general, una o más placas cobertoras transparentespara intentar minimizar las pérdidas de calor de la placa de absorción en un esfuerzo paramaximizar la eficiencia. Son capaces de calentar fluidos portadores hasta 82 °C y obtener entreel 40 y el 80% de eficiencia.

Los colectores de placa plana se han usado de forma eficaz para calentar agua y paracalefacción. Los sistemas típicos para casa-habitación emplean colectores fijos, montadossobre el tejado. En el hemisferio norte se orientan hacia el Sur y en el hemisferio sur hacia elNorte. El ángulo de inclinación óptimo para montar los colectores depende de la latitud. Engeneral, para sistemas que se usan durante todo el año, como los que producen agua caliente,los colectores se inclinan (respecto al plano horizontal) un ángulo igual a los 15° de latitud y seorientan unos 20° latitud S o 20° de latitud N.

Además de los colectores de placa plana, los sistemas típicos de agua caliente y calefacciónestán constituidos por bombas de circulación, sensores de temperatura, controladoresautomáticos para activar el bombeo y un dispositivo de almacenamiento. El fluido puede sertanto el aire como un líquido (agua o agua mezclada con anticongelante), mientras que unlecho de roca o un tanque aislado sirven como medio de almacenamiento de energía.



Colectores de concentración

Para aplicaciones como el aire acondicionado y la generación central de energía y de calorpara cubrir las grandes necesidades industriales, los colectores de placa plana no suministran,en términos generales, fluidos con temperaturas bastante elevadas como para ser eficaces. Sepueden usar en una primera fase, y después el fluido se trata con medios convencionales decalentamiento. Como alternativa, se pueden utilizar colectores de concentración más complejosy costosos. Son dispositivos que reflejan y concentran la energía solar incidente sobre unazona receptora pequeña. Como resultado de esta concentración, la intensidad de la energíasolar se incrementa y las temperaturas del receptor (llamado `blanco') pueden acercarse avarios cientos, o, de seguir al Sol vos utilizados para ello se llaman heliostatos.

Hornos solares

Los hornos concentradores de alta temperatura. El mayor, situado en Odeillo, en la partefrancesa de los Pirineos, tiene 9.600 reflectores con una superficie total de unos 1.900 m2 paraproducir temperaturas de hasta 4.000 °C. Estos hornos son ideales para investigaciones, porejemplo, en la investigación de materiales, que requieren temperaturas altas en entornos libresde contaminantes.

Electricidad fotovoltáica

Las células solares hechas con obleas finas de silicio, arseniuro de galio u otro materialsemiconductor en estado cristalino, convierten la radiación en electricidad de forma directa.

Ahora se dispone de células con eficiencias de conversión superiores al 30%. Por medio de laconexión de muchas de estas células en módulos, el coste de la electricidad fotovoltaica se hareducido mucho. El uso actual de las células solares se limita a dispositivos de baja potencia,remotos y sin mantenimiento, como boyas y equipamiento de naves espaciales.

Un proyecto futurista propuesto para producir energía a gran escala propone situar módulossolares en órbita alrededor de la Tierra. En ellos la energía concentrada de la luz solar seconvertiría en microondas que se emitirían hacia antenas terrestres para su conversión enenergía eléctrica. Para producir tanta potencia como cinco plantas grandes de energía nuclear(de mil millones de vatios cada una), tendrían que ser ensamblados en órbita varios kilómetroscuadrados de colectores, con un peso de más de 4000 t; se necesitaría una antena en tierra de8 m de diámetro. Se podrían construir sistemas más pequeños para islas remotas, pero laeconomía de escala supone ventajas para un único sistema de gran capacidad.



Dispositivos de almacenamiento de energía solar

Debido a la naturaleza intermitente de la radiación solar como fuente energética durante losperiodos de baja demanda debe almacenarse el sobrante de energía solar para cubrir lasnecesidades cuando la disponibilidad sea insuficiente. Además de los sistemas sencillos dealmacenamiento como el agua y la roca, se pueden usar, en particular en las aplicaciones derefrigeración, dispositivos más compactos (temperaturas). Los acumuladores pueden. Sin

embargo, la economía y la proyecto plantea límites a esta alternativa.

Para poder aprovechar enregia solar se necesitan paneles solares :

Los paneles fotovoltaicos: están formados por numerosas celdas que conviertenla luz en electricidad. Las celdas a veces son llamadas células fotovoltaicas, del griego "fotos ",luz. Estas celdas dependen del efecto fotovoltaico por el que la energía luminosa producecargas positiva y negativa en dos semiconductores próximos de diferente tipo, produciendo asíun campo eléctrico capaz de generar una corriente.

Los paneles fotovoltaicos, además de producir energía que puede alimentar un red eléctricaterrestre, pueden emplearse en vehículos eléctricos y barcos solares. Lo mejor de estas



técnicas se reúne en competiciones como la Solar Splash 1 en América del Norte, o la Frisian

Nuon Solar Challenge 2 en Europa.

En 2005 el problema más importante con los paneles fotovoltaicos era el costo, que ha estadobajando hasta 3 o 4 dólares por vatio. El precio, $, del silicio usado para la mayor parte de lospaneles ahora está tendiendo a subir. Esto ha hecho que los fabricantes comiencen a utilizarotros materiales y paneles de silicio más delgados para bajar los costes de producción. Debidoa economías de escala, los paneles solares se hacen menos costosos según se usen yfabriquen más.

Energía geotérmica:

La geotermia es una importante fuente de energía. Caracteriza las zonas activas de la cortezaterrestre y está ligada a una fuente de calor magmática, que se encuentra a varios kilómetrosde profundidad en tierras volcánicas. Los geólogos han encontrado cámaras magmáticas, conroca a varios cientos de grados centígrados. La producción de vapor a partir de los acuíferos,esta a temperaturas que oscilan entre 100 y 4.000 º C.

Bajo la corteza terrestre, la capa superior del manto está compuesta por magma, roca líquida amuy altas temperaturas. En algunas zonas, los depósitos o corrientes de agua subterránea soncalentados por el magma, hasta temperaturas a veces superiores a los 140 grados Celsius.Cuando el agua, o el vapor, emergen a la superficie a través de fisuras en la corteza, aparecen

los géiseres, fumarolas y fuentes termales.

En algunos lugares se dan otras condiciones especiales como son capas rocosas porosas ycapas rocosas impermeables que atrapan agua y vapor de agua a altas temperaturas y presióny que impiden que éstos salgan a la superficie. Si se combinan estas condiciones se produceun yacimiento geotérmico. La geotermia es una fuente de energía renovable ligada a volcanes,géiseres, aguas termales y zonas tectónicas geológicamente recientes, es decir, con actividaden los últimos diez o veinte mil años en la corteza terrestre. “La actividad volcánica sirve comomecanismo de transporte de masa y energía desde las profundidades terrestres hasta lasuperficie”. Se relaciona con dos tipos de recursos explotables por el ser humano: la energíageotérmica y algunos tipos de yacimientos minerales, que son depósitos de origen magmáticoe hidrotermal.

El aprovechamiento de la energía geotérmica es determinado por una serie de condicionesgeológicas que establecen la existencia de yacimientos geotérmicos. Una vez que se dispone

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de pozos de explotación se extrae el fluido geotérmico que consiste en una combinación devapor, agua y otros materiales. Éste se conduce hacia la planta geotérmica donde debe sertratado. Primero pasa por un separador de donde sale el vapor y la salmuera y líquidos decondensación y arrastre, que es una combinación de agua y materiales. Esta última se envía apozos de reinyección para que no se agote el yacimiento geotérmico. El vapor continúa hacialas turbinas que con su rotación mueve un generador que produce energía eléctrica. Después

de la turbina el vapor es condensado y enfriado en torres y lagunas.El vapor producido por líquidos calientes naturales en energía por quemado de materia fósil,por fisión nuclear o por otros medios. Las perforaciones modernas en los sistemas geotérmicosalcanzan reservas de agua y de vapor, calentados por magma mucho más profundo, que seencuentran hasta los 3.000 metros bajo el nivel del mar. El vapor se purifica en la boca delpozo antes de ser transportado en tubos grandes y aislados hasta las turbinas. La energíatérmica puede obtenerse también a partir de géiseres y de grietas.En algunas zonas de la Tierra, las rocas del subsuelo se encuentran a temperaturas elevadas.La energía almacenada en estas rocas se conoce como energía geotérmica. Para poderextraer esta energía es necesaria la presencia de yacimientos de agua cerca de estas zonascalientes. La explotación de esta fuente de energía se realiza perforando el suelo y extrayendoel agua caliente. Si su temperatura es suficientemente alta, el agua saldrá en forma de vapor yse podrá aprovechar para accionar una turbina.

Podemos encontrar básicamente cuatro tipos de campos geotérmicos dependiendo de latemperatura:

Energía geotérmica de alta temperatura.

Energía geotérmica de media temperatura.

Energía geotérmica de baja temperatura.

Energía geotérmica de muy baja temperatura .

La energía geotérmica de alta temperatura existe en las zonas activas de la corteza terrestre(zonas volcánicas, límites de placas litosféricas, dorsales oceánicas). A partir de acuíferos cuyatemperatura está comprendida entre 150 y 400 ºC, se produce vapor en la superficie queenviando a las turbinas, genera electricidad. Se requieren varios parámetros para que exista uncampo geotérmico : un techo compuesto de un cobertura de rocas impermeables ; un deposito,o acuífero, de permeabilidad elevada, ente 300 y 2000m de profundidad ; rocas fracturadas quepermitan una circulación convectiva de fluidos, y por lo tanto la trasferencia de calor de lafuente a la superficie, y una fuente de calor magmático (entre 3 y 10 km de profundidad a 500-600 ºC).La explotación de un campo de estas características se hace por medio de perforacionessegún técnicas casi idénticas a las de la extracción del petróleo.



Campo geotérmico de alta temperatura

La energía geotérmica de temperaturas medias es aquella en que los fluidos de losacuíferos están a temperaturas menos elevadas (70-150 ºC). Por consiguiente, la conversiónvapor-electricidad se realiza a un menor rendimiento, y debe utilizarse como intermediario unfluido volátil. Pequeñas centrales eléctricas pueden explotar estos recursos.

La energía geotérmica de baja temperatura es aprovechable en zonas más amplias que lasanteriores ; por ejemplo, en todas las cuencas sedimentarias. Es debida al gradientegeotérmico. Los fluidos están a temperaturas de 60 a 80 C. Se utiliza para la calefacción de lasviviendas, principalmente en Islandia y en Francia.



Campo geotérmico de baja temperatura

La energía geotérmica de muy baja temperatura se considera cuando los fluidos secalientan a temperaturas comprendidas entre 20 y 60 ºC. Esta energía se utiliza paranecesidades domésticas, urbanas o agrícolas (calentamiento de invernaderos, como se utiliza

en Hungría).

La central de Melun , Francia(utilización de la energía geotérmica de baja temperatura para la calefacción de viviendas)

La frontera entre energía geotérmica de alta temperatura y la energía geotérmica de bajatemperatura es un poco arbitraria ;es la temperatura por debajo de la cual no es posible yaproducir electricidad con un rendimiento aceptable (120 a 180 ºC).

Una central geotérmica consta de una circuito cerrado de agua que al entrar en contacto conlas capas permeables situadas cerca de los fluidos magmáticos de la tierra aumenta detemperatura el agua sube por el circuito hasta salir a la superficie donde entra un contacto conotro circuito (también de agua) al que calienta y con el que a la vez se enfría. El agua fríavuelve a bajar hasta cerrar el círculo.

El agua del otro circuito se evapora y va a parar a una turbina que al moverse genera unaenergía mecánica que un alternador transforma en eléctrica. Con una torre de refrigeración secondensa el vapor y así se cierra el otro círculo. El agua geotérmica utilizada es posteriormentedevuelta a inyección al pozo hacia la reserva para ser recalentada, para mantener la presión ypara sustentar la reserva.



Energía térmica:

Se denomina energía térmica a la energía liberada en forma de calor. Puede ser obtenida dela naturaleza o del sol, mediante una reacción exotérmica, como la combustión de algúncombustible; por una reacción nuclear de fisión o de fusión; mediante energía

eléctrica por efecto Joule o por efecto termoeléctrico; o por rozamiento, como residuo de otrosprocesos mecánicos o químicos. Asimismo, es posible aprovechar energía de la naturaleza quese encuentra en forma de energía térmica, como la energía geotérmica o la energía solarfotovoltaica.

La obtención de energía térmica implica una subida de calor ya sea quimica o del sol . Lacombustión libera dióxido de carbono (CO2) y emisiones contaminantes. La tecnología actualen energía nuclear da lugar a residuos radiactivos que deben ser controlados. Además debentenerse en cuenta la utilización de terreno de las plantas generadoras de energía y los riesgosde contaminación por accidentes en el uso de los materiales implicados, como los derrames depetróleo o de productos petroquímicos derivados.

trabajo practico sobre energias facundo leguizamon

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