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7/27/2019 UD5.Energia no renovables.ppt

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Energías no renovables5

Unidad



1

Fuentes de energía

A Fuentes de energía primarias

Fuentes de

energía

primarias

No renovables

Combustibles

fósiles

Energía nuclear

Carbón

Petróleo y gases

combustibles

Hidráulica

Renovables

Residuos Urbanos (RSU)

A l t e r n a t i v a s

Solar

Eólica

Biomasa

Maremotriz

De las olas

5.1.

Geotermica



2

Consumo de energías enEspaña

1 tep = 7,2 bep = 107 kcal = 4,18 . 10 J

1 MWh = 861.244 kcal = 0,086 tep



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COMBUSTIBLES FÓSILES

Procedentes de restos vegetales y organismos vivos que hace millones de años fueronsepultados.

Según el residuo orgánico, de las condiciones y del tiempo de permanencia, tenemos:

Combustible sólido: EL CARBÓN .

Combustible líquido: EL PETRÓLEO .

Combustible gaseoso: EL GAS NATURAL .

5.2



4

Es una roca sedimentaria utilizada comocombustible sólido, de color negro, compuestofundamentalmente por carbono y otros

elementos químicos, como el hidrogeno,nitrógeno.

J.A.Barrios Gallego



5

Tipo Antracita Hulla Lignito Turba

Porcentaje

carbono

95% 85% 75% 50%

Poder caloríficoaprox.(kcal/kg)

8000 7000 6000 2000

Procedencia Era Primaria Era Primaria EraSecundaria

Muy reciente

• 1. Carbón mineral: procede de la transformación de

grandes masas de vegetación que han sufrido un proceso decarbonización. Se distinguen cuatro tipos:

J.A.Barrios Gallego



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2. Carbones artificiales: son fabricados omodificados por el hombre. Los masimportantes son:

Carbón vegetal: Se produce por calentamientode madera y otros residuos vegetales enausencia de aire.

Carbón de coque: obtenido de la destilaciónde la hulla calentándola a temperaturas muy altas en hornos cerrados que la aíslen del aire

J.A.Barrios Gallego



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1. Fabricación de carbón de coque.Funciones:

Servir como combustible, para fundir elmineral de hierro, para la obtención del acero.

Emitir gases que reaccionen con los óxidosferrosos para trasformarlos en hierro (proceso

de reducción, contrario a la oxidación).

J.A.Barrios Gallego



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2. Obtención de productos industriales. Los másimportantes son:

Gas ciudad. Combustible gaseoso utilizado en lascoquerías o para la industria.

Vapores amoniacales. Se obtiene fertilizantes. Grafito. Brea o alquitrán. Se obtienen: - Aceites. Medicamentos, colorantes, insecticidas,

explosivos, plásticos, etc. - Pez. Para pavimentar carreteras e impermeabilizar

tejados.

J.A.Barrios Gallego



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3. Producción de electricidad en centralestérmicas clásicas. Generan electricidad a partir decombustibles fósiles (carbón, fuelóleo y gas natural)

J.A.Barrios Gallego



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1. Combustión en lecho fluido. Se mezcla el carbónmolido con partículas de cal. Se consigue que:

- El carbón arda mejor, aumenta el rendimiento.

- Se evita la emisión de azufre a la atmosfera.

2. Gasificación del carbón. Se inyecta aire junto con vapor de agua al carbón para generar la emisión de un

gas, que posteriormente se quema.

J.A.Barrios Gallego



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1. Impacto medioambiental. La combustión delcarbón origina la emisión de gases contaminantes a laatmósfera que tienen los siguientes efectos:

Efecto invernadero: provocado por el aumento del

CO2 con la consecuencia del aumento de latemperatura media del planeta. Lluvia ácida: provocado por la emisión de azufre y

óxido de nitrógeno a la atmósfera, que reaccionan con

el vapor de agua formando ácidos y se precipitan a latierra en forma de lluvia.

J.A.Barrios Gallego



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Pérdidas de parte del manto fértil del suelo: origina ladestrucción de bosques.

Contaminación de ríos: daña la vida acuática y el agua queconsumimos.

Deterioro del patrimonio arquitectónico: los gasesproducidos por la combustión del carbón atacan la piedra,poniendo en peligro su conservación.

2. Tratamiento de residuos: Los residuos originados en lacombustión del carbón (cenizas) no suelen perjudicar almedio ambiente.

J.A.Barrios Gallego



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EL PETRÓLEO

Es un combustible natural formado por unamezcla de hidrocarburos y otros elementoscomo azufre, oxígeno y nitrógeno

Sergio Casas Gutiérrez



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ORIGEN DEL PETROLEO

La formación del petróleo se debe a grandescantidades de materia vegetal y animalsepultadas por sedimentos; posteriormente se

originó el petróleo debido a dos tipos dedescomposición. Al principio mediante bacteriasanaeróbias, mas tarde esas bacterias convirtieronla materia orgánica en hidrocarburos que se

almacenaban en lugares donde la roca era porosay estaba rodeada de arcilla que evitaba quesaliese al exterior.




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LOS POZOS PETROLIFEROS

Para la localización y extracción del petróleo se necesitapersonal muy cualificado y equipos muy costosos.

Se debe hacer un estudio de las características del

terreno. Se suelen hacer con el método sísmico (es el mismo método seguido para determinar el origendel hipocentro y epicentro de los terremotos).


T



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¿COMO SE ENCUENTRA ELCRUDO?

PARTE SUPERIOR: Gas natural y otroshidrocarburos

PARTE INFERIOR: Agua salada

LATERALES: Arcilla y depósitos de sal.

-Todo el conjunto dentro de arcilla-




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LAS REFINERIAS

El petróleo debe sufrir un proceso de destilaciónen las refinerías para separar los diferentes tiposde hidrocarburos que lo forman.

Estos hidrocarburos tienen distintas Tª deevaporación por lo que se pueden separarelevando su Tª y enfriándolo posteriormente.




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PROCESO DE DESTILACION

En primer lugar se hace pasar el crudo porun horno cuya Tª está a unos 340ºC, con loque todo el petróleo se transforma en gas.

Este gas se lleva a la parte inferior de larefinería. Los gases mas ligeros tienden asubir hasta la parte mas alta de la torre y los

mas pesados se condensan en formaliquida a diferentes alturas.




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Para evitar que un hidrocarburo sea arrastradopor otro es necesario destilarlo de nuevo por loque se llama destilación fraccionada o

múltiple . Las torres de destilación estándivididas en platillos. Un liquido es mas ligerocuanto mas alto esta el platillo y al aumentar sunivel en cada platillo pasa por el rebosadero y

cae en el platillo inferior. Va pasando de platilloen platillo hasta que alcanza su sección de latorre que le corresponde.




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Cuando la necesidad deun producto es mayorque la de otro, y paraevitar almacenamientosmasivos, se recurre al

CRAQUEO. Esto escalentar un hidrocarburopor encima de su Tª deebullición para romper lasmoléculas complejas y

obtener otras de menorpeso molecular quecoincidan con las de loshidrocarburos de mayordemanda.


PRODUCTOS OBTENIDOS Y



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PRODUCTOS OBTENIDOS Y APLICACIONES

Se obtienen dos tipos de combustible:

GAS NATURAL

HIDROCARBUROS




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GAS NATURAL

Este tipo de combustible lo podemos encontrar de dosmaneras:- En la parte superior de los yacimientos de petróleomezclado con combustibles gaseosos (metano, etano,propano y butano). Este gas es llamado gas húmedo.

- En grandes “bolsas” recubiertas de arcilla que soportalas grandes presiones que hay en su interior. Este gas

recibe el nombre de gas natural seco. Este se componede metano, etano y pequeñas proporciones dehidrogeno y nitrogeno.




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GAS NATURAL

Una vez extraído se almacena en depósitosllamados gasómetros y es conducido mediantegaseoductos a los lugares de consumo.

El gas natural sufre un tratamiento con el fin deeliminar las impurezas así como otroshidrocarburos. Este combustible tiene la ventaja

de que su combustion es poco contaminante.




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HIDROCARBUROS

Los hidrocarburos que seobtienen son los siguientes:

Gaseosos: METANO,ETANO, BUTANO,PROPANO,

Líquidos: GASOLINA,QUEROSENO,FUELOLEO, ACEITES

Sólidos: CERAS (Parafinas, Vaselinas) y ALQUITRAN


OTROS COMBUSTIBLES NO



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OTROS COMBUSTIBLES NOPROCEDENTES DEL PETROLEO

Gas ciudad: Se obtiene transformando el carbónde hulla en coque metalúrgico. Se emplea comocombustible en la obtención del carbón decoque.

Gas pobre o alumbrado: Se obtiene a partir de lacombustión incompleta de la materia vegetal.

Acetileno: Se obtiene de añadir agua al carburo

de calcio. Se emplea en ciertos tipos desoldadura.


IMP ME I MBIEN L



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IMP ME I MBIEN LDEL PETROLEO

Para paliar las posibles efectos perjudiciales de estecombustible se han tomado las siguientes medidas:-Utilización de gasolina sin plomo.Se reduce la polución así como laspartículas de plomo.

-Utilización de gasóleos libres de azufre.-Sustitución de instalaciones de gasoleo y fuelóleo porotras que utilicen gas natural

Otro de los problemas de este combustible es sutransporte marítimo. Este puede causar desastres comoel prestige.


TRATAMIENTO DE LOS



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TRATAMIENTO DE LOSRESIDUOS

Los productos petrolíferos contienen muy pocosresiduos. Estos son solo se producen cuando seestá refinando el petróleo. La ventaja es que

estos son quemados en la propia refinería perotiene la desventaja de que los gases quedesprende esa combustión son enviados a la

atmósfera lo cual es muy perjudicial.


Í



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ENERGÍA NUCLEAR

5.3

Ramón Rodríguez Prieto



30

INTRODUCCIÓN

Una de las fuentes de energía más modernas y que sin lugar a dudas ha levantado máspolémica, es sin duda la energía nuclear. La

energía nuclear, tiene sus puntos positivos y negativos, pero ya lo veremos más adelante.




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Tipos de energías

Se puede obtener energía nuclear de dos formasdiferentes:

FUSIÓN :Está en investigación, y se obtiene en

laboratorios, ya que se emplea más energía en laobtención que la obtenida mediante este proceso, y por ello, todavía no es viable.

FISIÓN : Se emplea actualmente en las centralesnucleares.




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Formula famosa

E=MC2 : Albert Einstein descubrió su famosa fórmula, donde E es la energíaliberada, “M” la diferencia de masa o incremento, y “C” es la velocidad de laluz.

Esta ecuación significa que la masa se puede transformar enenergía y al revés, la energía en masa. Según esta fórmula, cuando en unproceso se pierde masa, esta no desaparece sin más, se transforma en energía,

según la fórmula anterior. Según dicha fórmula, una pequeña cantidad demasa, libera gran cantidad de energía, pues la velocidad de la luz al cuadradoes: 90.000.000.000.000.000, que al multiplicarlo por la masa, resulta unaenergía grande en comparación con la masa transformada.

Por ejemplo, si se transforma un miligramo de masa en energía, tenemos quela Energía liberada es:

E = 0.000001Kg*90.000.000.000.000.000= 90.000.000.000julios = 90 giga julios.




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Energía descontrolada

La primera aplicación práctica fue la bomba atómica, en la cual se liberó unaenergía de 12 kilotones (energía equivalente a 12.000 toneladas de explosivo TNT), destruyendo una ciudad entera.

Esta es una forma de liberación de energía de forma incontrolada. En lascentrales nucleares, el proceso está controlado, de forma que la energía no seagigantesca, ya que destruiría el reactor, y se transformaría en una bombaatómica.




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FISIÓN Es el utilizado actualmente en las centrales nucleares. Cuando un átomo

pesado (como por ejemplo el Uranio o el Plutonio) se divide o rompe en dos

átomos más ligeros, la suma de las masas de estos últimos átomos obtenidos,más la de los neutrones desprendidos es menor que la masa del átomooriginal, luego se verifica la fórmula de Albert Einstein E=MC2, con lo que sedesprende Energía.

Para romper un átomo, se emplea un neutrón (ya que es neutroeléctricamente, y no es desviado de su trayectoria), que se lanza contra el

átomo a romper, por ejemplo, Uranio. Al chocar el neutrón, el átomo deUranio-235 se convierte en Uranio-236 durante un brevísimo espacio detiempo, pues tiene un neutrón más que es el que ha chocado con él, siendoeste último átomo sumamente inestable, dividiéndose en dos átomosdiferentes y más ligeros que el Uranio-236 (por ejemplo Kriptón y Bario; oXenon y Estroncio), desprendiendo 2 ó 3 neutrones (los neutronesdesprendidos, dependen de los átomos obtenidos, nosotros tomamos comoejemplo 3 neutrones, pero puede que solo se desprendan 2. En caso deobtener Bario y Kriptón, se desprenden 3 neutrones; mientras que si seobtiene Xenon y estroncio, solo se liberan 2 neutrones), y liberando energía.Estos 3 neutrones, vuelven a chocar con otros 3 átomos de Uranio-235,liberando en total 9 neutrones, energía y otros dos átomos más ligeros, y asísucesivamente, generando de esta forma una reacción en cadena.




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En las centrales nucleares, el proceso que secontrola es el final, ya que en ellas, se generaenergía de forma lenta, pues de lo contrario el

reactor se convertiría en una bomba atómica,debido a que la mayor parte de la energía selibera al final


Esquema de un tipo de central



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Esquema de un tipo de centralnuclear:


CENTRAL BWR



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CENTRAL PWR



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El proceso de fisión :

Las barras de Uranio enriquecido al 4% con U-235, (recordamos que el Uranio natural es el U-238,y el que es fisionable es el U-235, que es un 0.71%del Uranio que se encuentra en la naturaleza, de ahíque solo un pequeño porcentaje del Uranio se

aproveche y se requieran grandes cantidades de estepara obtener una cantidad significativa de U-235. ElU-238 no es fisionable, ya que es un átomo estable,y al romperlo, no habría diferencia de masa, y no seobtendría energía, cosa que con el U-235 sí seobtiene, al ser inestable.) se introducen en elreactor, y comienza un proceso de fisión. En elproceso, se desprende energía en forma de calor.Este calor, calienta unas tuberías de agua, y esta seconvierte en vapor, que pasa por unas turbinas,haciéndolas girar.




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Estas a su vez, giran un generador eléctrico de

una determinada potencia, generando asíelectricidad, al igual que con una dínamo debicicleta, solo que estas turbinas y el generador,son muy grandes.

Lógicamente, no se aprovecha toda la energía

obtenida en la fisión, y se pierde parte de ella encalor, resistencia de los conductores,

vaporización del agua, etc. Los neutrones son controlados para que no

explote el reactor mediante unas barras de

control (generalmente, de Carburo de Boro), queal introducirse, absorben neutrones, y sedisminuye el número de fisiones, con lo cual,dependiendo de cuántas barras de control seintroduzcan, se generará más o menos energía




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Peligroso hasta parado... Normalmente, se introducen las barras de tal forma, que

solo se produzca un neutrón por reacción de fisión,controlando de esta forma el proceso de fisión.

Si todas las barras de control son introducidas, seabsorben todos los neutrones, con lo cual se pararía elreactor.

El reactor se refrigera, para que no se calientedemasiado, y funda las protecciones, convirtiéndose enuna bomba atómica, incluso cuando este esté parado, yaque la radiación hace que el reactor permanezca caliente.


Ó



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FUSIÓN

La fusión, es un proceso natural en estrellas, produciéndosereacciones nucleares por fusión debido a la elevadísimatemperatura de estas estrellas, que están compuestasprincipalmente por Hidrógeno y Helio.

El hidrógeno, en condiciones normales de temperatura, se repeleentre sí cuando intentas unirlo (fusionarlo) a otro átomo de

hidrógeno, debido a su repulsión electrostática. Para vencer estarepulsión electrostática, el átomo de hidrógeno debe chocar

violentamente contra otro átomo de hidrógeno, fusionándose, y dando lugar a Helio, que no es fusionable.

La diferencia de masa entre el átomo obtenido y el original es

mayor que en la fisión, liberándose así una gran cantidad deenergía (muchísimo mayores que en la fisión). Estos choques violentos, se consiguen con una elevada temperatura, que excitalos átomos de hidrógeno, y se mueven muy rápidamente,chocando unos contra otros.


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Las consecuencias...

La primera reacción de fusión realizada por el serhumano, tuvo origen militar, con una bombatermonuclear (o también llamada bomba-H o deHidrógeno), que para obtener la temperatura adecuada(casi la del Sol, unos 20 millones de grados centígrados),

se utilizó una bomba atómica. Esta bombatermonuclear libera grandes cantidades de energía.

Las bombas termonucleares actuales, alcanzan los 60megatones (equivalente a 60 millones de toneladas de

explosivo TNT), lo cual puede arrasar todo lo que hayaen un radio de 40 ó 50 Kilómetros a la redonda, eso siincluir la radiación electromagnética y la ondaexpansiva, así como la lluvia ácida.




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Peligros de la E. Nuclear

Actualmente, la industria nuclear de fisión, presenta varios peligros, que por ahora no tienen una rápidasolución. Estos peligros, podrían llegar a tener una granrepercusión en el medio ambiente y en los seres vivos sison liberados a la atmósfera, o vertidos sobre el medio

ambiente, llegando incluso a producir la muerte, y condenar a las generaciones venideras con mutaciones...

Por ello, a las centrales nucleares se les exige unasgrandes medidas de seguridad, que puedan evitar estos

incidentes, aunque a veces, pueden llegar a serinsuficientes (Chernobil), debido a que se intentaahorrar dinero en la construcción, y solo se pone unaseguridad mínima.




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Los peligros más importantes, son entre otros, la radiación y el

constante riesgo de una posible explosión nuclear, aunque esteúltimo es muy improbable con los actuales sistemas de seguridadde las centrales nucleares. Nos centraremos principalmente en laradiación, por ser el más representativo, debido a que lasexplosiones son muy improbables.

La radiactividad, es la propiedad en virtud de la cual algunoselementos que se encuentran en la naturaleza, como el Uranio, setransforman, por emisión de partículas alfa (núcleos de Helio),beta (electrones), gamma (fotones), en otros elementos nuevos,que pueden ser o no, a su vez, radiactivos. La radiactividad espor tanto, un fenómeno natural al que el hombre ha estado

siempre expuesto, aunque también están las radiacionesartificiales. Así pues, diferenciamos dos casos; radiación natural y radiación artificial:


Radiación Natural



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Radiación Natural

Siempre ha existido, ya que procede de las materias existentes entodo el universo, y puede ser radiación visible (como porejemplo la luz), o invisible (por ejemplo los rayos ultravioleta).Esta radiación, procede de las radiaciones cósmicas del espacioexterior (Sol y estrellas), pues ellos son gigantescos reactoresnucleares, aunque lejanos; también proceden estas radiaciones delos elementos naturales radiactivos (uranio, torio, radio) queexisten de forma natural en el aire, agua, alimentos, o el propiocuerpo humano (potasio, carbono-14).

Esta radiación natural, es del orden del 88% de la radiación total

recibida por el ser humano, clasificándose de la siguiente manera: - Radiación cósmica : 15 %

- Radiación de alimentos, bebidas, etc.,.: 17 %

- Radiación de elementos naturales : 56 %


Radiación Artificial



Radiación Artificial

Provienen de fuentes creadas por el hombre. Los televisores o

los aparatos utilizador para hacer radiografías médicas son lasfuentes más comunes de las que recibimos radiación artificial.

La generada en las centrales nucleares, pertenece a este grupo. Elincremento de radiación que recibe una persona en un año comoconsecuencia del funcionamiento normal de una central nuclear,es de 1 milirem al año (1 REM = radiación de rayos gammaexistente en el aire por centímetro cúbico de aire), cantidad quees 100 veces más pequeño que la radiación natural que recibimosen España.

La radiación artificial total recibida por el ser humano es delorden del 12% de todas las radiaciones recibidas. Se clasifica dela siguiente manera:

- Televisores y aparatos domésticos: 0.2 %- Centrales nucleares : 0.1 %

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