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ENERGÍAS Y TRANSFORMACIÓN • La energía es la capacidad que poseen los cuerpos para producir Trabajo, es decir la cantidad de energía que contienen los cuerpos se mide por el trabajo que son capaces de realizar. E= P*t ENERGÍA NUCLEAR • La energía nuclear es aquella que se libera como resultado de una reacción nuclear. Se puede obtener por el proceso de FISIÓN Nuclear (división de núcleos atómicos pesados) o bien por FUSIÓN Nuclear (unión de núcleos atómicos muy livianos). CENTRAL NUCLEAR Circuito secundario Turbina Generador Transformador Refrigeración Distribución Combustible nuclear Intercambiador Condensador Circuito primario CIRCUITOS Circuito Primario, (Edificio del Reactor) El circuito primario es estanco y está formado por la vasija del reactor que contiene el núcleo, el presionador y tres lazos. Cada uno incorpora un generador de vapor y una bomba principal. Circuito Secundario. La Generación de Electricidad En el circuito secundario, el vapor producido en los generadores se conduce al foco frío o condensador, a través de la turbina que transforma la energía térmica (calor) en energía mecánica. La rotación de los álabes de la turbina acciona directamente el alternador de la central y produce energía eléctrica. El vapor de agua que sale de la turbina pasa a estado líquido en el condensador, retornando, mediante el concurso de las bombas de condensado, al generador de vapor para reiniciar el ciclo. El sistema de refrigeración Mediante un caudal de agua de 44.600 kg/s aportado por un tercer circuito semiabierto, denominado "Sistema de Circulación", se realiza la refrigeración del condensador. Este sistema consta de dos torres de refrigeración de tiro natural, un canal de recogida del agua y las correspondientes bombas de impulsión para la refrigeración del condensador y elevación del agua a las torres. El caudal de agua evaporado por la torre es restituido a partir de la toma de agua en un azud de un río próximo. BOMBA ATÓMICA • Ahora queríamos hablar un poco de la bomba atómica: • El 16 de Julio de 1945 estalló la primera bomba atómica en el campo de pruebas de Trinity, cerca de Álamo Gordo (Nuevo Méjico). Desde ese preciso instante la historia de la humanidad ha pasado a una nueva era, la era nuclear. Aerogeneradores La góndola Contiene los componentes clave del aerogenerador, incluyendo el multiplcador y el generador eléctrico. Las palas del rotor Capturan el viento y transmiten su potencia hacia el buje. En un aerogenerador moderno de 600 kW cada pala mide alrededor de 20 metros de longitud • El buje del rotor está acoplado al eje de baja velocidad del aerogenerador El eje de baja velocidad Conecta el buje del rotor al multiplicador. • El multiplicador Tiene a su izquierda el eje de baja velocidad. Permite que el eje de alta velocidad que está a su derecha gire 50 veces más rápido que el eje de baja velocidad. • El eje de alta velocidad Gira aproximadamente a 1.500 r.p.m. lo que permite el funcionamiento del generador eléctrico. Está equipado con un freno de disco mecánico de emergencia. • El generador eléctrico Suele ser un generador asincrono o de inducción. En los aerogeneradores modernos la potencia máxima suele estar entre 500 y 1.500 kW. • El controlador electrónico Es un ordenador que contínuamente monitoriza las condiciones del aerogenerador y que controla el mecanismo de orientación. En caso de cualquier disfunción (por ejemplo, un sobrecalentamiento en el multiplicador o en el generador), automáticamente para el aerogenerador y llama al ordenador del operario encargado de la turbina a través de un enlace telefónico mediante modem. • La unidad de refrigeración Contiene un ventilador eléctrico utilizado para enfriar el generador eléctrico. Además contiene una unidad refrigerante por aceite empleada para enfriar el aceite del multiplicador. Algunas turbinas tienen generadores refrigerados por agua. Formulario Ec = f . mspec . V3 Pviento=0.37*S*V3 • Es es la energía cinética por segundo proporcionada por el aire que se mueve. • f es un factor de cálculo que nos permite tener en cuenta, entre otros, el diámetro del círculo de rotación de la punta de las aspas de la hélice. * • mspec la masa específica del aire que se empuja. • v3 el cubo de la velocidad del viento. • Nota: La masa específica del aire mspec, que expresa la masa por metro cúbico, es excepcionalmente pequeña: no más de 1,18 kg/m3. Comparado con la masa específica del agua, que es 1.000 kg/m3, el aire es 900 veces más ligero • * Ejemplo: si una turbina de 600 kW produce 1,5 millones de kWh al año, su factor de carga es 1.500.000 : (365,25 * 24 * 600) = 1.500.000 : 5.259.600 = 0,285 = 28,5 por ciento. Los factores de carga pueden variar en teoría del 0 al 100, aunque en la práctica el rango de variación va del 20 al 70 por ciento, y sobretodo alrededor del 20 al 30 por ciento. Placas solares Heliostato y esquema COLECTORES SOLARES Un colector o captor es un instrumento que absorbe el calor proporcionado por el Sol con un mínimo de pérdidas y los transmite a un fluido (aire o más frecuentemente, agua). Generalmente se emplea para producir agua caliente de uso doméstico o para hacer funcionar sistemas de calefacción. Radiaciones solares Silicio P Silicio puro Silicio N Base Está fundamentado en el efecto «fotovoltaico», que consiste en la propiedad que tienen algunos cristales (de silicio y otros elementos) de producir electricidad cuando son iluminados por un haz. Q=K*t*S Q= cantidad de calor en calorías. T=tiempo en minutos. S= sección en cm2. K= coeficiente en cal/min, cm2. K= 0,9-1,3. ENERGIA HIDRAULICA • • • • • La energía hidráulica es la energía que se obtiene de la caída del agua desde cierta altura a un nivel inferior lo que provoca el movimiento de ruedas hidráulicas o turbinas. Los antiguos romanos y griegos aprovechaban ya la energía del agua; utilizaban ruedas hidráulicas para moler trigo. La primera central hidroeléctrica se construyó en 1880 en Northumberland, Gran Bretaña El diseño de las turbinas depende del caudal de agua Existen algunas centrales que se basan en la caída natural del agua, cuando el caudal es uniforme P=9.8*Q*h E= P*t P= potencia en Kw. Q= caudal de agua m3/seg. h= altura en metros. CLASIFICACION DE LAS CENTRALES 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Centrales de Agua Fluente Centrales de agua embalsada: Centrales de Regulación Centrales de Bombeo Según la altura del salto de agua Centrales de Alta Presión Centrales de Media Presión. Centrales de Baja Presión TURBINAS HIDRAULICAS KAPLAN PELTON FRANCIS TURBINAS MAREMOTRICES PILAS DE HIDROGENO El problema actual reside en la duración de las pilas y en los costes. Su principio de funcionamiento es inverso al de una electrólisis: 2H2 + O2 ® 2H2O Componentes Esquema • Un combustible, que podría ser carbón o gas o un destilado del petróleo, se convierte, a través de un tratamiento del combustible, en un gas rico en hidrógeno, que es el que entra en las células de combustible. La energía generada por una sección energética de células de combustible es corriente continua, que debe convertirse mediante un transformador de energía en corriente alterna para su distribución. HIDRÓGENO •En una pila de combustible se obtendría una corriente eléctrica por medio de la reacción entre estos dos gases Dependiendo del tipo de pilas de combustible, se obtienen eficacias entre un 35 % hasta un 60 %. BIOMASA • El término biomasa se refiere a toda la materia orgánica que proviene de árboles, plantas y desechos de animales que pueden ser convertidos en energía; • Las fuentes más importantes de biomasa son los campos forestales y agrícolas pues en ellos se producen residuos. RSU y biomasa • Estas dos fuentes de energía permiten eliminar residuos órganicos e inorgánicos al tiempo que se les da utilidad. Los RSU reducen los vertederos, pero su incineración es peligrosa por la expulsión de gases tóxicos. Para evitarlo deben colocarse filtros y la combustion debe realizarse a mas de 900 ºC. PROCESO DE CONVERSION BIOMASA Los procesos de conversión de biomasa más relevantes son: • Procesos de combustión directa. • Procesos termo-químicos. • Procesos bio-químicos. Aplicaciones Formas de energía • Calor y vapor: es posible generar calor y vapor mediante la combustión de biomasa o biogás. • Combustible gaseoso: el biogás producido en procesos de digestión anaeróbica o gasificación puede ser usado en motores de combustión interna para generación eléctrica, para calefacción y acondicionamiento en el sector doméstico. • Biocombustibles: • Electricidad: • Co-generación (calor y electricidad): AHORRO ENERGÉTICO Conclusión