-
1. Ciencia, tecnología y técnica
2. Concepto de energía y sus unidades
3. Formas de manifestación de la energía
4. Transformaciones de la energía
5. Fuentes de energía
6. Combustibles fósiles
7. Energía nuclear
8. Energía hidráulica
9. Energía solar
10. Energía eólica
Unidad 2. La energía y su transformación
-
11. Biomasa
12. Energía geotérmica
13. Energía maremotriz
14. Residuos sólidos urbanos (RSU)
15. Energía de las olas
16. Sistema eléctrico
1
Unidad 2. La energía y su transformación
-
2
Relación entre ciencia, tecnología y técnica.
1 Ciencia, tecnología y técnica
Ciencia, tecnología y técnica.
-
3
Relación entre ciencia, tecnología y técnica
Características más relevantes de la ciencia, la tecnología y la técnica.
1 Ciencia, tecnología y técnica
Ciencia, tecnología y técnica.
-
4
Terminología de tipo científico y tecnológico
Características de los nuevos términos
Normalización de términos
1 Ciencia, tecnología y técnica
Ciencia, tecnología y técnica.
La terminología es el conjunto de vocablos o palabras
propios de una determinada profesión, ciencia o materia.
-
5
Origen de los viejos y nuevos términos
Formación de palabras o términos técnicos.
1 Ciencia, tecnología y técnica
Ciencia, tecnología y técnica.
-
6
Sistema de unidades
Sistemas de unidades y sus equivalencias.
1 Ciencia, tecnología y técnica
Ciencia, tecnología y técnica.
-
7
Evolución de las formas de energía utilizadas por el ser humano.
2 Concepto de energía y sus unidades
Ciencia, tecnología y técnica.
La energía es la capacidad que tiene un cuerpo para
realizar un trabajo. Está presente en los seres vivos,
desde su propia alimentación hasta la realización de un
trabajo.
-
8
Unidades de energía
Otras unidades de energía ampliamente utilizadas.
2 Concepto de energía y sus unidades
Ciencia, tecnología y técnica. Unidades de energía
utilizadas en el SI y el ST.
-
9
Otras unidades de energía ampliamente utilizadas.Manifestaciones de la energía.
3 Formas de manifestación de la energía
Ciencia, tecnología y técnica.
Formas Tipos Explicación Fórmulas
Me
cá
nic
a
Em
= E
c +
Ep
E
léc
tric
a
Es la energía que posee un cuerpo debido a
su velocidad. Todos sabemos que, para una
misma masa, cuanto mayor velocidad tiene
el objeto, mayor energía cinética posee.
Es la energía de un cuerpo debido a la altura
a la que se encuentra dentro de un campo de
fuerzas determinado. Nosotros nos vamos a
centrar exclusivamente en el gravitatorio
terrestre.
Es la energía que proporciona la corriente
eléctrica. Se trata de una energía de
transporte, no siendo (mayoritariamente) ni
primaria ni final. Generalmente siempre se
transforma y procede de otro tipo de energía,
tal como calor, energía mecánica, etcétera.
Cinética
Potencial
Ec = 1/2 m v2 m = masa del cuerpo que se mueve.
v = velocidad lineal del objeto.
Ep = m g h
g = gravedad = 9,8 m/s2
h = altura a la que se encuentra el cuerpo. v = √– 2– –g– –h––
Ee = P t = V I t = I2 R t P = V · I
Según la ley de Ohm: V = I R. P = potencia expresada en vatios (W).
t = tiempo en segundos. V = voltaje en voltios (V).
R = resistencia eléctrica en ohmios (Ω). I = intensidad de corriente en amperios (A).
Manifestaciones de la energía.
-
10
Otras unidades de energía ampliamente utilizadas.Manifestaciones de la energía.
3 Formas de manifestación de la energía
Ciencia, tecnología y técnica.
Formas Tipos Explicación Fórmulas
Manifestaciones de la energía (continuación)..
Té
rmic
a
Conducción
Convección
Radiación
Paso de calor (energía) de un cuerpo de
mayor temperatura a uno de menor, por efecto
de choques moleculares. Por ejemplo, un
trozo de carne que se cocina en una sartén.
Q = (λ/d) S (Tf – Ti) t
λ = coeficiente de conductividad (tabla en la
páginas siguientes) en kcal/m h °C. d = espacio entre dos superficies del mismo
cuerpo (m).
S = superficies del mismo cuerpo (m2).
t = tiempo en horas.
El calor asciende. Para ello es necesario que
haya algún fluido que lo transporte. Ejemplo:
calor del radiador que asciende hasta el techo
porque el aire caliente tiene menos densidad.
Q = a S (Tf – Ti) t
a = coeficiente de convección en kcal/m2 h °C.
t = tiempo en horas.
El calor se transmite en forma de ondas
electromagnéticas. Un cuerpo más
caliente que el ambiente que lo rodea
irradia calor en forma de ondas que se
transmiten a distancia. Por ejemplo, al
situarse en los laterales de una estufa, se
recibe calor por radiación.
Q = c S [(T2/100)4 – (T1/100)4] t
c = coeficiente de radiación.
T2 = temperatura absoluta del objeto que irradia calor.
T1 = temperatura absoluta del objeto irradiado.
t = tiempo en horas.
-
11
3 Formas de manifestación de la energía
Ciencia, tecnología y técnica.
Formas Tipos Explicación Fórmulas
Manifestaciones de la energía (continuación).
Qu
ímic
a
Nucle
ar
Radiante
electromagnética
Combustión
química
Fisión
Fusión
Se origina al reaccionar dos o más
productos químicos para formar otro
distinto. Así tenemos: alimentos al
digerirlos los seres vivos, el carbón,
materias vegetales e hidrocarburos
(combustibles derivados del petróleo) al
quemarse, etcétera.
Es propia de las ondas electromagnéticas, como ondas infrarrojas, luminosas, ultravioleta, microondas,
etcétera.
Se obtiene al romper un núcleo de un material fisionable
(uranio o plutonio).
Se obtiene al unir dos núcleos de dos
átomos (litio y tritio) formando helio y
desprendiendo gran cantidad de calor.
Einstein demostró que la materia se podía
transformar en energía según la fórmula:
E = m c2
E = energía producida en julios (J).
m = masa que desaparece (en kg).
c = velocidad de la luz (3 · 108 m/s).
Q = Pc m (sólidos y líquidos)
Q = Pc V (gases)
Pc = poder calorífico de un cuerpo al arder en kcal/kg o kcal/m3.
m = masa del cuerpo que se quema (en kg).
-
12
3 Formas de manifestación de la energía
3.1 Energía mecánica
Em = Ec + Ep
Ec = ½mv2
Ep = mgh
-
13
3 Formas de manifestación de la energía
3.2 Energía calorífica o térmica
Transmisión del calor por conducción
Coeficientes de conductividad térmica (λ) de algunos materiales.
-
14
3 Formas de manifestación de la energía
Transmisión del calor por convección
Coeficientes de convección (α).
-
15
3 Formas de manifestación de la energía
Transmisión del calor por radiación
Coeficientes de radiación (c).
-
16
3 Formas de manifestación de la energía
Acumulación de energía térmica
en los cuerpos
Q = Ce · m (Tf – Ti)
Q = cantidad de calor en kcal.
Tf = temperatura final en ºC.
Ce = calor específico en kcal/kg · ºC.
Ti = temperatura inicial en ºC.
m = masa en kg.
Calor específico (Ce) de algunos combustibles.
-
17
3 Formas de manifestación de la energía
3.3 Energía química
Poder calorífico (Pc)
Materiales sólidos y líquidos: Q = P
c m; donde m es la masa en kg.
Combustibles gaseosos: Q = P
c V; donde V es el volumen en m3.
Poder calorífico (Pc) de algunos combustibles.
-
18
3 Formas de manifestación de la energía
3.4 Energía nuclear
E = m · c2
E = energía calorífica obtenida en J.
m = masa que ha desaparecido en kg.
c = velocidad de la luz (3 · 108 m/s).
-
19
4 Transformaciones de la energía
Transformación de la energía y máquinas utilizadas.
-
20
4 Transformaciones de la energía
4.1 Consumo energético
Primer principio de la Termodinámica
W
Q
Q es la energía que recibe la locomotora
(carbón) y W es el trabajo que realiza al
arrastrar los vagones. Q es la energía que recibe la locomotora
(electricidad) y W es el trabajo que realiza
al arrastrar los vagones.
-
21
4 Transformaciones de la energía
4.2 Rendimiento
Q es la energía que recibe la locomotora
(carbón) y W es el trabajo que realiza al
arrastrar los vagones.
Se llama rendimiento de una máquina a la relación entre el
trabajo o energía suministrado por una máquina y la energía que
ha sido necesario aportarle. Viene dada por la expresión:
Lo ideal sería que fuese igual a 1.
Eso querría decir que la máquina
no desperdiciaría ninguna energía.
Desgraciadamente, siempre es menor
que 1 (nunca mayor).
-
22
Fuentes de energía primarias
5 Fuentes de energía
Ciencia, tecnología y técnica.
Las fuentes de energía primarias son todas aquellas
formas de energía naturales que actualmente utiliza el
hombre. Se pueden clasificar en renovables y no
renovables.
-
23
Fuentes de energía primarias
5 Fuentes de energía
Ciencia, tecnología y técnica.
Fuentes de energía primarias.
Consumo de energía primaria en España en el
año 2010.
-
24
Fuentes de energía secundarias
5 Fuentes de energía
Ciencia, tecnología y técnica.
Las energía secundarias o finales son aquellas
energías resultantes de la transformación de las energías
primarias en otro tipo de energías.
Consumo de energía secundaria en España en el año 2010.
-
25
6.1 El carbón
El origen del carbón.
6 Combustibles fósiles
Ciencia, tecnología y técnica.
El carbón es un combustible sólido de color negro, compuesto
fundamentalmente por carbono y otros elementos químicos, como
hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, etc.
-
26
El consumo de carbón en España en el año 2010 fue de 13,69
Mtep, y procedió de los países indicados en el gráfico.
6 Combustibles fósiles
Ciencia, tecnología y técnica.
-
27
Tipos de carbón
Tipos de carbones minerales.
6 Combustibles fósiles
Ciencia, tecnología y técnica.
Carbón
mineral
Antracita Hulla Lignito Turba
Carbones
artificiales
Carbón
vegetal Carbón de coque
-
28
Aplicaciones del carbón Fabricación de carbón de coque.
Proceso de obtención de carbón de coque.
6 Combustibles fósiles
-
29
Aplicaciones del carbón
Obtención de productos industriales:
1. Gas ciudad.
2. Vapores amoniacales.
3. Grafito casi puro.
4. Brea o alquitrán.
6 Combustibles fósiles
Obtención del carbón vegetal a
través de la descomposición por
acción del calor (pirólisis).
-
30
Aplicaciones
del carbón Producción de
electricidad en
centrales térmicas
clásicas.
6 Combustibles fósiles
Central térmica clásica (modificada del
original de UNESA).
-
31
6.2 El petróleo
Composición del petróleo.
6 Combustibles fósiles
Ciencia, tecnología y técnica.
El petróleo es un combustible natural formado por una mezcla de
hidrocarburos y, en menor proporción, por otros elementos, como
azufre, oxígeno y nitrógeno.
-
32
Origen del petróleo
Pozos petrolíferos
6 Combustibles fósiles
-
33
Las refinerías: destilación fraccionada o
múltiple del petróleo
6 Combustibles fósiles
Refinería de petróleo. Composición típica de un litro de crudo después del proceso de refino.
-
34
6 Combustibles fósiles
Países de los que España importó gas natural. Países de los que España importa crudo.
-
35
Hidrocarburos líquidos, sólidos y gaseosos
6 Combustibles fósiles
Hidrocarburos más importantes.
-
36
7 Energía nuclear
Ciencia, tecnología y técnica.
La energía nuclear es aquella que se desprende de los
núcleos de ciertos átomos, cuando entre ellos se produce
una determinada reacción.
Tipos de
reacciones
nucleares
Fisión Fusión
-
37
7 Energía nuclear
Ciencia, tecnología y técnica.
7.1 Tipos de reacciones nucleares
Fisión
1n + 235U = 93Cs + 140Rb + 3n
-
38
7 Energía nuclear
Ciencia, tecnología y técnica.
Componentes de una central nuclear 1. Reactor nuclear.
2. Turbina.
3. Condensador.
4. Edificio de almacenamiento y manipulación.
5. Circuito de refrigeración / generador
de vapor.
Central nuclear. Componentes de una central nuclear.
-
39
Ciencia, tecnología y técnica.
Central con reactor de agua a presión (PWR). Central con reactor de agua en ebullición (BWR).
7 Energía nuclear
-
40
7 Energía nuclear
Ciencia, tecnología y técnica.
Fusión
Fusión nuclear.
Reactor Tokamak.
-
41
Evolución de las ruedas hidráulicas
8 Energía hidráulica
Ciencia, tecnología y técnica.
Ruedas hidráulicas de eje horizontal. Turbina Fourneyron.
-
42
Evolución de las ruedas hidráulicas
8 Energía hidráulica
Ciencia, tecnología y técnica.
Turbina Pelton. Turbina Kaplan.
-
43
1.1 Componentes de un centro hidroeléctrico
8 Energía hidráulica
Ciencia, tecnología y técnica.
Componentes de un centro hidroeléctrico.
-
44
Embalses
Presa de gravedad
Presa de bóveda
8 Energía hidráulica
Presa de gravedad.
Presa de bóveda.
-
45
Conductos de agua
Compuertas
Tuberías de conducción
La toma de agua
La chimenea de equilibrio
8 Energía hidráulica
Compuertas.
-
46
8 Energía hidráulica
Características de la turbina Kaplan Características de la turbina Pelton
Se trata de una turbina de eje vertical y un rotor en
forma de hélice, con aspas (generalmente 5 o 6) de
inclinación variable, que va encerrada en una cámara
cilíndrica por cuya parte superior llega el agua.
Se trata de una rueda hidráulica muy perfeccionada, en la que en la
periferia de una circunferencia se ha colocado una serie de
«cucharas» que pueden soportar el choque de un potentísimo chorro
de agua.
Se emplea para saltos de agua inferiores a 25 m y
mucho caudal.
Las cucharas reciben el agua en un sentido y la expulsan casi en
sentido contrario (150º). En instalaciones muy grandes alcanzan
empujes de hasta 50 toneladas.
Su rendimiento suele estar entre el 93 y el 95 %. Se usa cuando se dispone de un gran salto de agua, pero no de
mucho caudal. Su rendimiento puede llegar hasta el 90 %.
Es una de las turbinas que más se emplea en la
actualidad.
Gira más lentamente que la Kaplan (entre 3000 y 1800 rpm). Para
incrementar la potencia basta aumentar el número de chorros.
Características de los principales tipos de turbina.
-
47
8.2 Potencia y energía obtenidas en una
central hidroeléctrica
8 Energía hidráulica
P = potencia de la central en kW: potencia
hidráulica.
Q = caudal de agua en m3/s.
h = altura en metros (desde la superficie del
embalse hasta el punto donde está la turbina).
t = tiempo en horas.
E = energía teórica obtenida en kWh: energía
hidráulica.
P = 9,8 · Q · h
E = P · t = 9,8 · Q · h ·
t
-
48
8 Energía hidráulica
Compuertas
Embalses
Chimenea de
equilibrio
Toma de agua
Alternador Turbinas
Sala de
máquinas
Líneas de
transporte de
energía eléctrica
Transformadores
Central hidroeléctrica (modificada del original de UNESA).
-
49
La fórmula que nos indica la energía en forma de calor que llega
a un punto de la superficie de la Tierra viene dada por la
expresión:
Q = K · t · S
Q = energía en forma de calor expresada en vatios por hora (Wh).
K = coeficiente de radiación solar, expresado en /m2. Puede valer desde
0 hasta 1000. La media aproximada en un día de verano será K = 950.
t = tiempo en horas.
S = sección o área en m2.
9 Energía solar
-
50
Aprovechamiento de la energía solar
Aprovechamiento de la energía solar.
9 Energía solar
-
51
Conversión en energía térmica o calorífica:
colectores o captadores planos
Hasta temperaturas de 35º C.
Hasta temperaturas de 60 ºC.
Hasta temperaturas de 120 ºC.
Colector solar plano. Partes de un colector.
9 Energía solar
-
52
Aprovechamiento pasivo
Invernaderos
Desalinizadoras de agua marina
Invernadero.
Desalinizadora.
9 Energía solar
58 ENERGÍAS RENOVABLES3
Hay muchísimas aplicaciones en las que se emplea este
aprovechamiento para usos industriales:
– (Fig. 3.7). Los plásticos permiten la entrada de radiaciones electro-
del plástico, debido a la reflexión, quedan retenidas. El resultado es un aumento de la temperatura.
– Desalinizadora de agua marina (Fig. 3.8). Consta de dos recipientes separados y aislados exteriormente. Por un lado lleva un cristal que tendrá una orientación de unos 45 ° con respecto a la horizontal; al fondo, un material que refleje los rayos
gotas de agua se condensan y caen al otro recipiente.
Horno solar rayos solares que inciden en una superficie muy grande en comparación con la zona anterior. Para ello se utiliza un espejo de forma parabólica, como se puede ver en
-tudio del punto de fusión de materiales. Su explotación comercial no es viable en la actualidad debido a su alto coste. El horno solar más grande del mundo se encuentra
(Uzbekistán) que funciona bajo el mismo principio.
B.
(Fig. 3.9). Está formado por una serie de helióstatos o espejos direccionales (1), de grandes dimensiones, que reflejan la luz solar hacia una torre (3), concentrando los rayos solares sobre la caldera (2). El aporte calorífico es absor-bido por el fluido de la caldera y conducido hacia el generador de vapor (5). Luego la energía se transmite a un segundo circuito, donde el agua que tiene se evapora y llega al grupo turbina-alternador (6), que produce electricidad. Finalmente, el fluido es condensado en el aerocondensador (7) para repetir el ciclo.
Fig. 3.7. Invernadero.
Recubrimiento
transparente
Reflector
Gotas de agua
Fig. 3.8. Desalinizadora.
Fig. 3.9. Campo de helióstatos (modificada del origin al de UNESA).
1- Campo de helióstatos
2- Torre
3- Caldera
4- Almacenamiento térmico
5- Generador de vapor
6- Turbo-alternador
7- Aerocondensador
8- Transformadores
9- Líneas de transporte
de energía solar
Fig. 3.10. Horno solar de Odeillo.
-
53
Conversión en energía eléctrica
Campo de helióstatos
Campo de helióstatos (modificada del original de UNESA).
9 Energía solar
58 ENERGÍAS RENOVABLES3
Hay muchísimas aplicaciones en las que se emplea este
aprovechamiento para usos industriales:
– (Fig. 3.7). Los plásticos permiten la entrada de radiaciones electro-
del plástico, debido a la reflexión, quedan retenidas. El resultado es un aumento de la temperatura.
– Desalinizadora de agua marina (Fig. 3.8). Consta de dos recipientes separados y aislados exteriormente. Por un lado lleva un cristal que tendrá una orientación de unos 45 ° con respecto a la horizontal; al fondo, un material que refleje los rayos
gotas de agua se condensan y caen al otro recipiente.
Horno solar rayos solares que inciden en una superficie muy grande en comparación con la zona anterior. Para ello se utiliza un espejo de forma parabólica, como se puede ver en
-tudio del punto de fusión de materiales. Su explotación comercial no es viable en la actualidad debido a su alto coste. El horno solar más grande del mundo se encuentra
(Uzbekistán) que funciona bajo el mismo principio.
B.
(Fig. 3.9). Está formado por una serie de helióstatos o espejos direccionales (1), de grandes dimensiones, que reflejan la luz solar hacia una torre (3), concentrando los rayos solares sobre la caldera (2). El aporte calorífico es absor-bido por el fluido de la caldera y conducido hacia el generador de vapor (5). Luego la energía se transmite a un segundo circuito, donde el agua que tiene se evapora y llega al grupo turbina-alternador (6), que produce electricidad. Finalmente, el fluido es condensado en el aerocondensador (7) para repetir el ciclo.
Fig. 3.7. Invernadero.
Recubrimiento
transparente
Reflector
Gotas de agua
Fig. 3.8. Desalinizadora.
Fig. 3.9. Campo de helióstatos (modificada del origin al de UNESA).
1- Campo de helióstatos
2- Torre
3- Caldera
4- Almacenamiento térmico
5- Generador de vapor
6- Turbo-alternador
7- Aerocondensador
8- Transformadores
9- Líneas de transporte
de energía solar
Fig. 3.10. Horno solar de Odeillo.
9
1. Campo de helióstatos
2. Caldera
3. Torre
4. Almacenamiento térmico
5. Generador de vapor
6. Turbo-alternador
7. Aerocondensador
8. Transformadores
9. Líneas de transporte de
energía solar
-
54
Colectores cilíndrico-parabólicos
Esquema de una central solar con colectores cilíndrico-parabólicos.
9 Energía solar
-
55
Horno solar
Horno solar de Odeillo.
9 Energía solar
58 ENERGÍAS RENOVABLES3
Hay muchísimas aplicaciones en las que se emplea este
aprovechamiento para usos industriales:
– (Fig. 3.7). Los plásticos permiten la entrada de radiaciones electro-
del plástico, debido a la reflexión, quedan retenidas. El resultado es un aumento de la temperatura.
– Desalinizadora de agua marina (Fig. 3.8). Consta de dos recipientes separados y aislados exteriormente. Por un lado lleva un cristal que tendrá una orientación de unos 45 ° con respecto a la horizontal; al fondo, un material que refleje los rayos
gotas de agua se condensan y caen al otro recipiente.
Horno solar rayos solares que inciden en una superficie muy grande en comparación con la zona anterior. Para ello se utiliza un espejo de forma parabólica, como se puede ver en
-tudio del punto de fusión de materiales. Su explotación comercial no es viable en la actualidad debido a su alto coste. El horno solar más grande del mundo se encuentra
(Uzbekistán) que funciona bajo el mismo principio.
B.
(Fig. 3.9). Está formado por una serie de helióstatos o espejos direccionales (1), de grandes dimensiones, que reflejan la luz solar hacia una torre (3), concentrando los rayos solares sobre la caldera (2). El aporte calorífico es absor-bido por el fluido de la caldera y conducido hacia el generador de vapor (5). Luego la energía se transmite a un segundo circuito, donde el agua que tiene se evapora y llega al grupo turbina-alternador (6), que produce electricidad. Finalmente, el fluido es condensado en el aerocondensador (7) para repetir el ciclo.
Fig. 3.7. Invernadero.
Recubrimiento
transparente
Reflector
Gotas de agua
Fig. 3.8. Desalinizadora.
Fig. 3.9. Campo de helióstatos (modificada del origin al de UNESA).
1- Campo de helióstatos
2- Torre
3- Caldera
4- Almacenamiento térmico
5- Generador de vapor
6- Turbo-alternador
7- Aerocondensador
8- Transformadores
9- Líneas de transporte
de energía solar
Fig. 3.10. Horno solar de Odeillo.
58 ENERGÍAS RENOVABLES3
Hay muchísimas aplicaciones en las que se emplea este
aprovechamiento para usos industriales:
– (Fig. 3.7). Los plásticos permiten la entrada de radiaciones electro-
del plástico, debido a la reflexión, quedan retenidas. El resultado es un aumento de la temperatura.
– Desalinizadora de agua marina (Fig. 3.8). Consta de dos recipientes separados y aislados exteriormente. Por un lado lleva un cristal que tendrá una orientación de unos 45 ° con respecto a la horizontal; al fondo, un material que refleje los rayos
gotas de agua se condensan y caen al otro recipiente.
Horno solar rayos solares que inciden en una superficie muy grande en comparación con la zona anterior. Para ello se utiliza un espejo de forma parabólica, como se puede ver en
-tudio del punto de fusión de materiales. Su explotación comercial no es viable en la actualidad debido a su alto coste. El horno solar más grande del mundo se encuentra
(Uzbekistán) que funciona bajo el mismo principio.
B.
(Fig. 3.9). Está formado por una serie de helióstatos o espejos direccionales (1), de grandes dimensiones, que reflejan la luz solar hacia una torre (3), concentrando los rayos solares sobre la caldera (2). El aporte calorífico es absor-bido por el fluido de la caldera y conducido hacia el generador de vapor (5). Luego la energía se transmite a un segundo circuito, donde el agua que tiene se evapora y llega al grupo turbina-alternador (6), que produce electricidad. Finalmente, el fluido es condensado en el aerocondensador (7) para repetir el ciclo.
Fig. 3.7. Invernadero.
Recubrimiento
transparente
Reflector
Gotas de agua
Fig. 3.8. Desalinizadora.
Fig. 3.9. Campo de helióstatos (modificada del origin al de UNESA).
1- Campo de helióstatos
2- Torre
3- Caldera
4- Almacenamiento térmico
5- Generador de vapor
6- Turbo-alternador
7- Aerocondensador
8- Transformadores
9- Líneas de transporte
de energía solar
Fig. 3.10. Horno solar de Odeillo.
-
56
Placas fotovoltaicas
Detalle de una placa fotovoltaica.
9 Energía solar
-
57
Molino americano utilizado para bombear agua.
10 Energía eólica
Ciencia, tecnología y técnica.
Tiene como fuente al viento, es decir,
al aire en movimiento. Lo que se
aprovecha es su energía cinética.
-
58
10.1 Clasificación de las máquinas eólicas
Aeroturbinas de eje horizontal
De potencias bajas o medias (hasta 50 kW).
De potencia alta (más de 50 kW).
Parque eólico.
10 Energía eólica
-
59
Aeroturbinas de eje vertical
Aeroturbina Darrieus.
Aeroturbina Savonius.
Aeroturbinas Savonius y Darrieus.
10 Energía eólica
-
60
Cálculo de la energía generada en una turbina
La potencia máxima teórica que se puede obtener del viento
viene dada por:
Pviento = 0,37 · S · v3
S = sección barrida por las aspas o palas al girar (m2).
v = velocidad del viento (m/s).
P = potencia (en vatios).
10 Energía eólica
-
61
Rendimiento aerodinámico
Se define como rendimiento aerodinámico ( η) a la relación
entre:
10 Energía eólica
-
62
Esquema de los procesos de transformación de biomasa.
11 Biomasa
Se denomina biomasa al conjunto de materia orgánica renovable (no
fósil) de procedencia vegetal, animal o resultante de una
transformación natural o artificial.
-
63
11.1 Por extracción directa
11.2 Procesos termoquímicos
11.3 Procesos bioquímicos
Fermentación alcohólica. Pirólisis.
Fermentación anaeróbica.
Pirólisis.
11 Biomasa
-
64
Proceso de obtención de energía geotérmica..
12 Energía geotérmica
La energía geotérmica es la energía
calorífica que procede del interior de
la Tierra.
-
12.1 Tipos de yacimientos
Yacimientos hidrotérmicos.
Yacimientos geopresurizados.
Yacimientos de roca caliente.
Yacimiento hidrotérmico. Yacimiento de roca caliente. 65
12 Energía geotérmica
-
66
Central maremotriz y detalle de un grupo turbina-alternador (La Rance).
13 Energía maremotriz
-
67
Incineración
Fermentación de residuos orgánicos
14 Residuos sólidos urbanos (RSU)
-
68
Proyectos en funcionamiento
Ejemplos de aprovechamiento de la energía de las olas.
15 Energía de las olas
Ciencia, tecnología y técnica.
El movimiento del cilindro se transmite a
las bombas (patas) que bombean agua a
gran presión (como bombas de bicicleta).
Cada uno de los flotadores (con forma de
ala de pato) gira sobre el eje de hormigón.
-
69
Técnicas de aprovechamiento de la energía de
las olas
Técnicas de aprovechamiento de la energía de las olas.
15 Energía de las olas
Ciencia, tecnología y técnica.
Indicado para aguas profundas y de
gran oleaje.
Se trata de estructuras fijas sobre las
que se sitúan dispositivos flotantes.
Estos aparatos emplean el efecto bombeo. Es decir, cada vez que se desplaza el
pistón, provoca el mismo efecto que la bomba de una bicicleta. En vez de aire se
emplea aceite, que hace girar una turbina, arrastrando un alternador.
-
70
15 Energía de las olas
Ciencia, tecnología y técnica.
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8 Energía de las olas
formar la energía de las olas en energía útil, generalmente electricidad.
El aprovechamiento de este tipo de energía suele resultar difícil y complicado, ya que
sus dimensiones y por hallarse muy próximas a la costa, estas construcciones tienen el inconveniente de producir un grave impacto medioambiental.
energía de las olas. Los proyectos en funcionamiento, a nivel mundial, más significa-
La mayoría de los dispositivos construidos se basan en alguna de las tres técnicas de aprovechamiento incluidas en la Figura 3.25: empuje de la ola, altura de la ola o presión.
Empuje de la ola Altura de la ola Presión
v
Pistón hidráulico
Muelle recuperador
Fondo marino
Generador
Estructura de hormigón
Flotador
Columna de agua
Cámara deaire
Salida y entrada de aireGenerador
Turbina de aire
Ola Ola
Cilindro de Bristol Pato de Salter
Fig. 3.24. Ejemplos de aprovechamiento de la energía de las olas.
Fig. 3.25. Técnicas de aprovechamiento de la energía de las olas.
Ac t i v i d ad es
29> Explica, mediante diagra-mas conceptuales, la forma de aprovechar y transfor-mar la energía de las olas en energía eléctrica, para cada una de las tres téc-nicas estudiadas anterior-mente.
30> Explica con detalle el fun-cionamiento de los proyec-tos pato de Salter y cilin-
qué principios o técnicas de aprovechamiento ener-gét ico utiliza cada uno de estos proyectos.
El volumen de aire que hay en el interior
de una cámara es comprimido y obligado
a mover una turbina. Fijo a la turbina hay
un alternador que genera electricidad.
Técnicas de aprovechamiento
de la energía de las olas (continuación).
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Generación, transporte y distribución de la electricidad.
16 Sistema eléctrico
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Generación, transporte y distribución de la electricidad.
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