TEMA 1: ENERGIES
CUESTIONARIO TEMA 3
1) ¿En qué momento se comenzó a utilizar la energía hidráulica para obtener energía eléctrica?
A partir del siglo XX se comenzó a utilizar para obtener energía eléctrica
2) Indica las transformaciones energéticas que se producen para transformar la energía hidráulica en eléctrica.
3) Aspectos a tener en cuenta para instalar una central hidroeléctrica.
Para evaluar el potencial extraible, es importante tener en cuenta los siguientes aspectos:
El caudal de agua disponible, que se establece a partir de datos pluviométricos medios de largos periodos de tiempo.
El desnivel que se puede alcanzar, impuesto por el terreno
Un gran desnivel (100 – 150 m) obligará a utilizar largas canalizaciones, mientras que un pequeño desnivel (menor de 20 m), obligará a la construcción de un embalse para aumentarlo (necesario estudiar las conducciones y los diques).
Para conocer correctamente las características de determinado aprovechamiento, es necesario disponer de datos de, al menos, veinte años hidrológicos.
4) Haz un esquema en el que se indiquen las partes principales de una central hidráulica.
Constitución de una central hidroeléctrica Las partes principales de una central hidráulica son:
- Presa
- Toma de agua
- Canal de derivación
- Cámara de presión- Tubería de presión
- Cámara de turbinas
- Canal de desagüe
- Parque de transformadores.
5) Diferencias entre los tres tipos de turbinas estudiados.
5) Diferencias entre los tres tipos de turbinas estudiados.
Las turbinas de acción son aquellas que aprovechan únicamente la velocidad del agua, es decir su energía cinética.
El modelo más habitual es la turbina Pelton, se emplea para centrales de pequeño caudal y con un gran salto de agua
Existen otros modelos de turbinas de acción como la Turbo de inyección lateral y la de Ossberger o Banki-Michell de doble impulsión.
Las turbinas de reacción aprovechan tanto la velocidad del agua como la presión que le resta a la corriente en el momento de contacto.
Las más utilizadas entre las de reacción son la turbina Francis y la turbina Kaplan
La turbina Francis está totalmente sumergida en agua, se utiliza en centrales con altura de salto de 15 a 400 m y es apropiada para saltos y caudales medianos.
La turbina Kaplan se utiliza para saltos pequeños y grandes caudales,
6) ¿Cuál es la función del parque de transformadores?
Para evitar pérdidas de energía en el transporte a largas distancias, se hace necesario elevar la tensión a valores no inferiores a los 200 000 V. Este aumento de tensión se lleva a cabo en el parque de transformadores.
7) ¿Qué modificaciones deben hacerse a la corriente eléctrica generada
para su posterior transporte?
Una corriente eléctrica alterna de alta intensidad y tensión baja que mediante transformadores se convierte en corriente de alta tensión e intensidad baja
8) ¿En qué casos es viable la construcción de una central de agua de derivación?
Cuando la central hidroeléctrica este en una presa pequeña
9) ¿Qué ventajas presenta una central de bombeo frente a una de agua embalsada?
Una central de bombeo presenta un embalse superior y otro inferior. El agua que genera corriente pasa del embalse superior al inferior pasando por la sala de máquinas, cuando hay gran demanda de energía. Cuando la demanda de energía es baja, la energía sobrante se utiliza para bombear desde el embalse inferior al superior, y de esta forma se logra el máximo aprovechamiento del agua.
En cambio en una de agua embalsada la mayoría del agua que cae se desperdicia bajando por el cauce del rio.
10) Busca información sobre algún accidente producido por la rotura de una presa.
La pantanada de Tous causó miles de damnificados, y dejó unos 300 millones de euros en daños materiales en agricultura, viviendas y redes viarias.
TEMA 4:ENERGÍA NUCLEAR Y CENTRALES NUCLEARES
CUESTIONARIO TEMA 4
1) Cuando se produce una reacción nuclear, ¿la masa del combustible aumentará, disminuirá o será la misma al final del proceso? Razónalo.
La energía nuclear se desprende de los núcleos de los átomos cuando se produce lo que se llama una reacción nuclear.
El principio en el que se basa el aprovechamiento de la energía nuclear es “la equivalencia que existe entre masa y energía”.
Si se divide un núcleo atómico de masa M en dos, la suma de las masas de cada una de las mitades será menor que el núcleo inicial. Esto, que aparentemente es imposible, se debe al hecho de que parte de la masa del núcleo atómico se ha “transformado” y liberado en forma de energía, siguiendo el principio de Albert Einstein.
El principio en el que se basa el aprovechamiento de la energía nuclear es “la equivalencia que existe entre masa y energía”.
Si se divide un núcleo atómico de masa M en dos, la suma de las masas de cada una de las mitades será menor que el núcleo inicial. Esto, que aparentemente es imposible, se debe al hecho de que parte de la masa del núcleo atómico se ha “transformado” y liberado en forma de energía, siguiendo el principio de Albert Einstein.
2) ¿Qué papel tienen las barras de cadmio en un reactor nuclear? Razona por qué se introducen en el seno del reactor para parar la central.
Las barras de control de los reactores nucleares permiten controlar la velocidad delas reacciones de fisión nuclear en cadena. Se trata de unos tubos cilíndricos fabricados con un material que absorbe neutrones. Este material puede ser carburo de boro o aleaciones de plata, indio y cadmio
Las barras de control de los reactores nucleares permiten controlar la velocidad delas reacciones de fisión nuclear en cadena. Se trata de unos tubos cilíndricos fabricados con un material que absorbe neutrones. Este material puede ser carburo de boro o aleaciones de plata, indio y cadmio
3) ¿Crees razonable tirar los residuos nucleares al espacio mediante cohetes? ¿Ves algún inconveniente en ello?
No porque aunque sería una solución para no tener que construir cementerios nucleares y para evitar catástrofes nucleares, sería muy costoso lanzar un cohete hasta el espacio y con las toneladas de residuos nucleares que se generan al año se gastaría miles de millones de dolares para conseguirlo.
A esto sumarle que si hubiese un fallo y el cohete por algo fallase y explotase sería una catástrofe aun mayor ya que contendría muchas toneladas de residuos nucleares y sería una bomba nuclear mucho mayor que las que conocemos.
También se tendría que mandar el cohete muy lejos de las órbitas para evitar que caigan a la Tierra por la gravedad.
No porque aunque sería una solución para no tener que construir cementerios nucleares y para evitar catástrofes nucleares, sería muy costoso lanzar un cohete hasta el espacio y con las toneladas de residuos nucleares que se generan al año se gastaría miles de millones de dolares para conseguirlo.
A esto sumarle que si hubiese un fallo y el cohete por algo fallase y explotase sería una catástrofe aun mayor ya que contendría muchas toneladas de residuos nucleares y sería una bomba nuclear mucho mayor que las que conocemos.
También se tendría que mandar el cohete muy lejos de las órbitas para evitar que caigan a la Tierra por la gravedad.
4) ¿De dónde procede la energía nuclear?.
La energía nuclear es la energía que se obtiene al manipular la
estructura interna de los átomos, útil habitualmente para producir
electricidad.
Se puede obtener de dos formas: por fusión nuclear y por fisión nuclear. En la fusión nuclear, la energía se libera cuando los átomos se combinan o se fusionan entre sí para formar un átomo más grande; así es como el Sol produce energía y actualmente este procedimiento no es practicable a pesar de estar en proceso de desarrollo. En la fisión nuclear, los átomos se separan para formar átomos más pequeños, liberando energía; las centrales nucleares utilizan esta técnica para producir electricidad
5) ¿En qué consiste una reacción en cadena y para qué se utiliza?
Se puede obtener de dos formas: por fusión nuclear y por fisión nuclear. En la fusión nuclear, la energía se libera cuando los átomos se combinan o se fusionan entre sí para formar un átomo más grande; así es como el Sol produce energía y actualmente este procedimiento no es practicable a pesar de estar en proceso de desarrollo. En la fisión nuclear, los átomos se separan para formar átomos más pequeños, liberando energía; las centrales nucleares utilizan esta técnica para producir electricidad
5) ¿En qué consiste una reacción en cadena y para qué se utiliza?
Una reacción en cadena es una secuencia de reacciones en las que un producto o subproducto reactivo produce reacciones adicionales.
Ejemplos: La reacción en cadena de la fisión de neutrones: un neutrón más un átomo fisionable provocan una fisión que da lugar a un número mayor de neutrones que los que se consumieron en la reacción inicial.
Ejemplos: La reacción en cadena de la fisión de neutrones: un neutrón más un átomo fisionable provocan una fisión que da lugar a un número mayor de neutrones que los que se consumieron en la reacción inicial.
6) Similitudes y diferencias entre las partículas , , y los neutrones
- El electrón es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental negativa y su masa es 9,109 382 91×10−31 kg
-El protón es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental positiva y su masa es 1,672 621 898×10−27 kg
-El neutrón es una partícula subatómica, un nucleón, sin carga neta, presente en el núcleo atómico de prácticamente todos los átomos, excepto el protio. Aunque se dice que el neutrón no tiene carga, en realidad está compuesto por tres partículas fundamentales cargadas llamadas quarks, cuyas cargas sumadas son cero, su masa es 1,674 927 29×10−27 kg
7) ¿Por qué no se utilizan las reacciones de fusión para obtener
energía?
En el Sol la fusión se produce mediante explosiones incontroladas, mediante secuencias continuas de bombas de hidrógeno. El problema de la fusión en la Tierra es que la queremos controlada.
Para establecer la fusión entre dos isótopos pesados del hidrógeno, dos núcleos de tritio, hace falta que éstos se acerquen mucho entre sí, que se acerquen tanto que la repulsión eléctrica entre los protones cargados positivamente pueda ser superada de forma que los neutrones del tritio se combinen con los protones para formar el átomo neutro del helio, liberando energía de sobra en el proceso.
La diferencia entre el Sol y la Tierra es que allí las explosiones nucleares son la fuente de la energía, pero en la Tierra no las podemos aceptar. Se trata pues de mantener el flujo de núcleos de tritio equilibrado de manera exquisita para que sus energías permitan la fusión, pero no la explosión nuclear.
Ni la naturaleza ni los seres humanos somos capaces de esa precisión en nuestra capacidad de control.
En el Sol la fusión se produce mediante explosiones incontroladas, mediante secuencias continuas de bombas de hidrógeno. El problema de la fusión en la Tierra es que la queremos controlada.
Para establecer la fusión entre dos isótopos pesados del hidrógeno, dos núcleos de tritio, hace falta que éstos se acerquen mucho entre sí, que se acerquen tanto que la repulsión eléctrica entre los protones cargados positivamente pueda ser superada de forma que los neutrones del tritio se combinen con los protones para formar el átomo neutro del helio, liberando energía de sobra en el proceso.
La diferencia entre el Sol y la Tierra es que allí las explosiones nucleares son la fuente de la energía, pero en la Tierra no las podemos aceptar. Se trata pues de mantener el flujo de núcleos de tritio equilibrado de manera exquisita para que sus energías permitan la fusión, pero no la explosión nuclear.
Ni la naturaleza ni los seres humanos somos capaces de esa precisión en nuestra capacidad de control.
8) Explica cómo puede obtenerse energía eléctrica a partir de reacciones de fisión
El choque de los átomos de uranio provoca que se libere toda la energía del núcleo y esta energía se utiliza para calentar agua y generar vapor de agua que hace girar una turbina y ese movimiento crea energía eléctrica.
9) Enumera y explica las partes principales de un reactor nuclear
Combustible: El más utilizado actualmente es el dióxido de uranio. Se comprime en forma de pastillas (pellets) que se cargan en unos tubos estrechos, de unos 3,7 m de longitud, que van montados unos al lado de otros en cilindros para formar varillas de combustible para el reactor.
Se inserta en unos tubos (vainas) de aleación de zirconio (Zr) de aproximadamente 1 de diámetro. (antiguamente eran de acero inoxidable)
Moderador: Material que se utiliza para frenar el movimiento de los neutrones, pues se ha descubierto que es más probable que los neutrones de movimiento lento causen fisión y hagan funcionar el reactor. El más corriente es el carbono (grafito) o el agua o agua pesada.
Barras de regulación: Es necesario controlar el flujo de neutrones para trabajar en condiciones de seguridad. Estas barras están hechas de un material que absorbe neutrones (acero al boro, cadmio), con lo que se consigue disminuir la velocidad de reacción introduciendo las barras, y aumentarla cuando éstas se extraen.
Refrigerante: El calor producido por las reacciones de fisión se elimina bombeando un refrigerante, como agua, entre los elementos combustibles calientes. Después el fluido recalentado es conducido por una tubería desde el centro hasta la caldera donde se calienta el agua para producir el vapor. Luego el refrigerante vuelve al núcleo del reactor para recalentarse.
Escudo contra radiaciones: Es necesario un escudo muy grueso de acero y cemento para evitar cualquier fuga de neutrones o de fragmentos radiactivos.
Combustible: El más utilizado actualmente es el dióxido de uranio. Se comprime en forma de pastillas (pellets) que se cargan en unos tubos estrechos, de unos 3,7 m de longitud, que van montados unos al lado de otros en cilindros para formar varillas de combustible para el reactor.
Se inserta en unos tubos (vainas) de aleación de zirconio (Zr) de aproximadamente 1 de diámetro. (antiguamente eran de acero inoxidable)
Moderador: Material que se utiliza para frenar el movimiento de los neutrones, pues se ha descubierto que es más probable que los neutrones de movimiento lento causen fisión y hagan funcionar el reactor. El más corriente es el carbono (grafito) o el agua o agua pesada.
Barras de regulación: Es necesario controlar el flujo de neutrones para trabajar en condiciones de seguridad. Estas barras están hechas de un material que absorbe neutrones (acero al boro, cadmio), con lo que se consigue disminuir la velocidad de reacción introduciendo las barras, y aumentarla cuando éstas se extraen.
Refrigerante: El calor producido por las reacciones de fisión se elimina bombeando un refrigerante, como agua, entre los elementos combustibles calientes. Después el fluido recalentado es conducido por una tubería desde el centro hasta la caldera donde se calienta el agua para producir el vapor. Luego el refrigerante vuelve al núcleo del reactor para recalentarse.
Escudo contra radiaciones: Es necesario un escudo muy grueso de acero y cemento para evitar cualquier fuga de neutrones o de fragmentos radiactivos.
10) Impacto ambiental de una central nuclear
La utilización de energía nuclear por fisión entraña una serie de riesgos que es importante conocer:
o Riesgo de explosiones nucleares en las centrales. Es bastante improbable.
o Fugas radiactivas: no son normales, pero han ocurrido.
o Exposiciones a radiaciones radiactivas.
o Residuos radiactivos: pueden ser gaseosos, líquidos o sólidos en función de su estado y de baja,
media y alta radiactividad según su peligrosidad.
- los residuos de baja y media radiactividad se mezclan con hormigón y se meten en
bidones, que se almacenan, primero en depósitos de la central y luego en un
emplazamiento subterráneo.
- Los residuos de alta radiactividad, se meten en piscinas de hormigón llenas de agua para
reducir su peligrosidad y luego sufren un proceso similar al anterior.
o Impacto paisajístico
o Descarga de agua caliente: alteración ecosistemas
o Emisión del vapor de agua: modificación microclima del entorno
o Funcionamiento de las turbinas: ruido
11) Averigua quiénes fueron las siguientes personas: Becquerel, Pierre y Marie Curie, Rutherford y Röntgen. ¿Qué tienen todos en común?
-Antoine Henri Becquerel (París, 15 de diciembre de 1852-Le Croisic, 25 de agosto de 1908) fue un físico francés descubridor de la radiactividad y galardonado con el Premio Nobel de Física del año 1903, compartido con Pierre Curie y Marie Curie.
-Pierre y Marie Curie eran una pareja de científicos que descubrieron el radio y el polonio y fuen galardonados con dos premios novels
-Rutherford fue un científico que formuló un modelo sobre la estructura del átomo
-Röntgen fue un ingeniero que generó por primera vez los rayos x por ello fue galardonado con el premio novel de física
Todos tienen que ver en que descubrieron cosas relacionadas con la energía nuclear
12) ¿Cuántas centrales nucleares existen actualmente en España? Enuméralas.
-Antoine Henri Becquerel (París, 15 de diciembre de 1852-Le Croisic, 25 de agosto de 1908) fue un físico francés descubridor de la radiactividad y galardonado con el Premio Nobel de Física del año 1903, compartido con Pierre Curie y Marie Curie.
-Pierre y Marie Curie eran una pareja de científicos que descubrieron el radio y el polonio y fuen galardonados con dos premios novels
-Rutherford fue un científico que formuló un modelo sobre la estructura del átomo
-Röntgen fue un ingeniero que generó por primera vez los rayos x por ello fue galardonado con el premio novel de física
Todos tienen que ver en que descubrieron cosas relacionadas con la energía nuclear
12) ¿Cuántas centrales nucleares existen actualmente en España? Enuméralas.
En España hay seis ubicaciones con centrales nucleares; dos de ellas, Almaraz y Ascó tienen unidades gemelas, por lo que el número de reactores es de ocho (2010).
Almaraz: Está situada en el municipio de Almaraz (Cáceres), en la comarca de La Vera. Dispone de un reactor de agua ligera a presión.
Almaraz II: Situada al lado de Almaraz 1. Consta de un reactor de agua ligera a presión.
Ascó: Situada a las orillas del río Ebro casi en la confluencia con el río Segre. Está compuesta por un reactor de agua ligera a presión. En el 2007 sufrió un accidente de nivel 2 con fuga radioactiva que no fue notificado por la empresa.
Ascó II: Ubicada al lado de Ascó 1 consta de un reactor de agua ligera a presión. En 2004 y 2005 tuvo accidentes con fugas de agua que llegaron al nivel 2 de gravedad.
Vandellós II: A 45 kilómetros al sur de Tarragona, posee un sistema nuclear de producción de vapor formado por un reactor de agua ligera a presión. Ubicada al lado de Vandellós 1 la cual tuvo un accidente grave (nivel 3) el 19 de octubre de 1989 que hizo que fuera cerrada en octubre de 1994. Su reactor permanecerá en latencia hasta el 2028 en que pueda ser desmontado. Cofrentes: Situada en Valencia. Funciona mediante un sistema nuclear de producción de vapor formado por un reactor de agua ligera en ebullición. Del mismo tipo que la central japonesa accidentada de Fukushima . Está en proceso de revisión despues de vencer su servicio en el 2011.
Santa María de Garoña: Ubicada en Burgos. Sistema nuclear de producción de vapor formado por un reactor de agua ligera en ebullición.
Trillo: En la provincia de Guadalajara. Sistema nuclear de producción de vapor formado por un reactor de agua ligera a presión. Los ecologistas reclaman desde hace años su cierre por su escasa seguridad.
13) ¿Qué es un isótopo?
Se denomina isótopos a los átomos de un mismo elemento, cuyos núcleos tienen una cantidad diferente de neutrones, y por lo tanto, difieren en número básico.
14) ¿Qué usos tiene la energía nuclear en medicina?
Uno de cada tres pacientes que acuden a un hospital en un país industrializado, recibe los beneficios de algún tipo de procedimiento de medicina nuclear.
Uno de cada tres pacientes que acuden a un hospital en un país industrializado, recibe los beneficios de algún tipo de procedimiento de medicina nuclear.
Se emplean radiofármacos, técnicas como la radioterapia para el tratamiento de tumores malignos, la teleterapia para el tratamiento oncológico o la biología radiológica que permite esterilizar productos médicos
15) Realiza un breve informe sobre el accidente nuclear de Chernobil. Apóyate en las hemerotecas y en las enciclopedias.
El accidente de Chernóbil fue un accidente nuclear sucedido el 26 de abril de 1986 en la Central nuclear Vladimir Ilich Lenin ubicada en el norte de Ucrania, que en ese momento pertenecía a la Unión de repúblicas socialistas Soviéticas de a 3 km de la ciudad de Prípiat, a 18 km de la ciudad de Chernobil y a 17 km de la frontera con Bielorrusia .
Considerado, junto con el accidente nuclear de Fukushima I en Japón en 2011, como el más grave en la Escala Internacional de Accidentes Nucleares (accidente mayor, nivel 7), y suele ser incluido entre los grandes desastres medioambientales de la historia.
Las causas y desarrollo del accidente son objeto de controversias. Existe un consenso general en que desde el día anterior se venía realizando una prueba que requería reducir la potencia, durante la cual se produjeron una serie de desequilibrios en el reactor 4 de esta central nuclear, que desembocaron en el sobrecalentamiento descontrolado del núcleo del reactor nuclear y en una o dos explosiones sucesivas, seguidas de un incendio generalizado, que volaron la tapa del reactor de 1200 toneladas y expulsaron grandes cantidades de materiales radiactivos a la atmósfera, formando una nube radiactiva que se extendió por Europa y América del Norte.
El accidente de Chernóbil fue un accidente nuclear sucedido el 26 de abril de 1986 en la Central nuclear Vladimir Ilich Lenin ubicada en el norte de Ucrania, que en ese momento pertenecía a la Unión de repúblicas socialistas Soviéticas de a 3 km de la ciudad de Prípiat, a 18 km de la ciudad de Chernobil y a 17 km de la frontera con Bielorrusia .
Considerado, junto con el accidente nuclear de Fukushima I en Japón en 2011, como el más grave en la Escala Internacional de Accidentes Nucleares (accidente mayor, nivel 7), y suele ser incluido entre los grandes desastres medioambientales de la historia.
Las causas y desarrollo del accidente son objeto de controversias. Existe un consenso general en que desde el día anterior se venía realizando una prueba que requería reducir la potencia, durante la cual se produjeron una serie de desequilibrios en el reactor 4 de esta central nuclear, que desembocaron en el sobrecalentamiento descontrolado del núcleo del reactor nuclear y en una o dos explosiones sucesivas, seguidas de un incendio generalizado, que volaron la tapa del reactor de 1200 toneladas y expulsaron grandes cantidades de materiales radiactivos a la atmósfera, formando una nube radiactiva que se extendió por Europa y América del Norte.
TEMA 6: ENERGÍA DE LA BIOMASA
CUESTIONARIO TEMA 6
1. Uno de los métodos usados en el tratamiento de R.S.U. de los siguientes no es correcto:
a) Pirólisis b) Compostaje c) Vertido d) Incineración
Pirólisis
2. Explica qué diferencias existen entre el bioalcohol, el biogás y el biodiesel
-Fermentación alcohólica (aerobia): Es el proceso de transformación de la glucosa en etanol por la acción de los microorganismos. El resultado es el bioalcohol, un combustible para vehículos.
-En Brasil, uno de cada tres vehículos funciona con etanol extraído de la caña de azúcar.
-Fermentación anaerobia: Consiste en fermentar en ausencia de oxígeno y durante largo tiempo la biomasa. Origina productos gaseosos (biogás), que son principalmente metano y dióxido de carbono.Este biogás se suele emplear en granjas para activar motores de combustión o calefacción
3. Los RSU pueden ser sometidos a varios tipos de tratamientos, nómbralos e indica, a tu juicio, ¿cuál presenta más inconvenientes y cuál menos? Justifica tu respuesta?
-Incineración
-Vertido controlado
-Compostaje
-Reciclado
El reciclado porque no produce contaminación ya que es la separación de materiales para posteriormente utilizarlos para fabricar otros productos y por tanto no emiten ningún tipo de contaminación
5. ¿Crees que es necesaria la separación de residuos en origen para poder realizar una recuperación de los mismos de manera eficiente?
Si porque una separación de residuos provoca que se puedan reutilizar los materiales y no se necesite quemarlos ni enterrarlos cosa que contamina mucho
6 ¿Es lo mismo reutilización que reciclaje? Justifica tu respuesta.
Los conceptos de reciclaje y reutilización son bastante similares, pero hemos de aprender a diferenciarlos si queremos utilizarlos con propiedad. Saber qué los distingue es sencillo, tanto que el simple sentido común puede ponernos sobre la pista tan sólo utilizando la lógica.
Por un lado, reciclar es aprovechar el material del que está hecho un producto determinado para convertirlo en otra cosa (botellas de cristal convertidas en vasos) o, de nuevo, en la misma (papel usado tLa temperatura del núcleo puede llegar hasta 4000C, pero ésta varía con la profundidad, siendo el gradiente de 30oC/km (3oC/100m). Existen zonas de la tierra donde este gradiente es mucho mayor, del orden de 2000C/km, por lo que son los lugares idóneos para extraer el calor.ransformado en papel nuevo), mientras reutilizar es usar un producto nuevamente, ya sea para lo mismo o no.
El reciclaje, por lo tanto, requiere un tratamiento o proceso que partirá del material inicial para obtenerse aquello que se pretendía. Por contra, reutilizar es algo relacionado con dar utilidad a ese product. Así pues, en términos generales, al menos, el reciclaje se vincula más a la industria. mientras la reutilización tiene más que ver con el ámbito doméstico.
7. Los cultivos vegetales utilizados especialmente para la obtención de energía, pueden dar lugar a problemas éticos y morales si no se utilizan de manera correcta. Explica a qué tipo de problemas se refiere la pregunta e indica a qué cultivos hace referencia.
VENTAJAS
Soluciona los problemas que acarrea la
destrucción incontrolada de los residuos.
INCONVENIENTES
Se corre el riesgo de que, por una falta de control, se lleven a cabo talas excesivas que agoten la masa vegetal de una zona.
Disminuye el riesgo de incendios en los Rendimiento neto muy pequeño, 3 kg de
bosques.
biocombustible equivalen a 1kg degasolina.
Su uso significa una reducción en el El alto grado de dispersión de la biomasa
consumo de otras fuentes de energía no da lugar a que su aprovechamiento no
renovables, tales como el carbón o el resulte, en ocasiones, económicamente
rentable.
petróleo.
El proceso de combustión de la biomasa genera dióxido de carbono, responsable principal del efecto invernadero, aunque en mucha menor medida que los combustibles
fósiles.
Al emplearse cereales para producir biocombustibles, ha aumentado la demanda de éstos, con lo cual sube el precio de los alimentos, perjudicandoprincipalmente a los países menosdesarrollados.
Soluciona los problemas que acarrea la
destrucción incontrolada de los residuos.
INCONVENIENTES
Se corre el riesgo de que, por una falta de control, se lleven a cabo talas excesivas que agoten la masa vegetal de una zona.
Disminuye el riesgo de incendios en los Rendimiento neto muy pequeño, 3 kg de
bosques.
biocombustible equivalen a 1kg degasolina.
Su uso significa una reducción en el El alto grado de dispersión de la biomasa
consumo de otras fuentes de energía no da lugar a que su aprovechamiento no
renovables, tales como el carbón o el resulte, en ocasiones, económicamente
rentable.
petróleo.
El proceso de combustión de la biomasa genera dióxido de carbono, responsable principal del efecto invernadero, aunque en mucha menor medida que los combustibles
fósiles.
Al emplearse cereales para producir biocombustibles, ha aumentado la demanda de éstos, con lo cual sube el precio de los alimentos, perjudicandoprincipalmente a los países menosdesarrollados.
TEMA 7: ENERGÍA GEOTÉRMICA
CUESTIONARIO TEMA 7
1. Indica qué es la energía geotérmica y qué condiciones deben darse para que se pueda aprovechar.
Se entiende como “geotermia” todo fenómeno que se refiere al calor almacenado en el interior de la Tierra, siendo la “energía geotérmica” la derivada de este calor (debido principalmente al vulcanismo y a la radiactividad natural de las rocas). El calor se transmite a través del subsuelo y llega a la superficie muy lentamente, por lo que la mayor parte queda almacenado en el
interior de la tierra durante mucho tiempo.
Las plantas geotérmicas aprovechan el calor generado por la tierra. A varios kilómetros de profundidad en tierras volcánicas se han encontrado cámaras magmáticas, con roca a varios cientos de grados centígrados. Además en algunos lugares se dan otras condiciones especiales como son capas rocosas porosas y capas rocosas impermeables que atrapan agua y vapor de
agua a altas temperaturas y presión y que impiden que éstos salgan a la superficie. Si se combinan estas condiciones se produce un yacimiento geotérmico.
2. ¿Cuál es el gradiente de temperatura “normal” cuando vamos hacia el interior de la tierra.
La temperatura del núcleo puede llegar hasta 4000C, pero ésta varía con la profundidad, siendo el gradiente de 30oC/km (3oC/100m). Existen zonas de la tierra donde este gradiente es mucho mayor, del orden de 2000C/km, por lo que son los lugares idóneos para extraer el calor.
3. Nombra tres manifestaciones superficiales que indiquen la posible existencia de un yacimiento geotérmico.
Generalmente las alteraciones geotérmicas de mayor magnitud presentan unas “manifestaciones
superficiales” que indican su posible existencia, y que pueden ser: -Vulcanismo reciente -Zonas de alteración hidrotermal -Emanaciones gaseosas -Fuentes termales y minerales -Anomalías térmicas
4. Explica qué es un yacimiento geotérmico y nombra tres lugares en los que existan esos yacimientos y se estén aprovechando.
Se define como yacimiento geotérmico un volumen de roca con temperatura anormalmente elevada para la profundidad a que se encuentra, susceptible de
ser recorrida por una corriente de agua que pueda absorber calor y transportarlo a la superficie. (esta definición no implica que el agua se encuentre en el yacimiento a priori)
5. Los yacimientos se clasifican en tres grupos según sus características geológicas, ¿cuáles son?
Según las características geológicas de los yacimientos, éstos pueden ser:
Se define como yacimiento geotérmico un volumen de roca con temperatura anormalmente elevada para la profundidad a que se encuentra, susceptible de
ser recorrida por una corriente de agua que pueda absorber calor y transportarlo a la superficie. (esta definición no implica que el agua se encuentre en el yacimiento a priori)
5. Los yacimientos se clasifican en tres grupos según sus características geológicas, ¿cuáles son?
Según las características geológicas de los yacimientos, éstos pueden ser:
-Sistemas hidrotérmicos: Formado por una fuente de calor a profundidad relativamente pequeña(500m – 10km), que garantiza un elevado flujo térmico por un largo periodo de tiempo, recubierto
de roca impermeable caliente que permite la transferencia de calor a la capa de roca permeable que hay por encima de ella conteniendo agua (acuífero), permitiendo la circulación de ésta cerca de la roca caliente. Sobre el acuífero se encuentra una capa de roca impermeable y algunas fallas que delimitan el yacimiento y permiten el aporte de agua a partir de las precipitaciones.
El agua adquirirá la temperatura del sistema geotérmico y se encontrará en estado líquido, en forma de vapor o como mezcla de líquido y vapor según las condiciones de P y T del yacimiento:
-Los sistemas en los que predomina el vapor se utilizan para producir energía eléctrica en turbinas de vapor,
obteniéndose agua caliente como subproducto.
-Los sistemas en los que
predomina el agua, a mayor o menor T, pueden presentar dificultades de
uso pues contiene sales disueltas, gases corrosivos y partículas sólidas
(corrosión de los álabes). Son muy abundantes en EEUU, Italia, Japón e
Islandia.
-Sistemas geopresurizados: Son similares a los anteriores
pero se encuentran a mucha más profundidad, por lo que el líquido
caloportador se encuentra sometido a grandes presiones, pudiendo
alcanzar hasta 100 atm (1000 bares). En estas formaciones hay energía acumulada en tres formas: presión hidráulica, agua caliente y metano.
6. Los sistemas hidrotérmicos, a su vez, pueden ser de dos tipos en función de la temperatura, ¿cuáles son y cuál es el límite de temperatura entre uno y otro?
Los sistemas explotados hasta ahora son los correspondientes a los yacimientos hidrotérmicos que, a su vez, según la temperatura
del yacimiento pueden ser de:
-Baja temperatura (60 – 150 oC Uso doméstico, aplicación directa del calor por rentabilidad). La temperatura del foco oscila en
torno a los 100 oC. Se utilizan para calefacción, invernaderos,
balnearios, etc.
El agua fría a presión se introduce en las proximidades del foco de
calor, donde se eleva su temperatura y luego se extrae.
El agua caliente puede utilizarse directamente o bien puede ceder el
calor acumulado al fluido que circulará posteriormente por el circuito de calefacción.
-Alta temperatura (a partir de 150 oC Producción de electricidad) La temperatura del foco puede llegar a alcanzar 1250oC. Se utilizan para la producción de electricidad. Es necesario que existan capas de materiales permeables que permiten la circulación de los fluidos capaces de extraer el calor de la roca (1,5 – 2 km), y otras impermeables para evitar la disipación de calor.
7. Indica por qué los sistemas hidrotérmicos en los que predomina el agua pueden presentar dificultades de uso.
Es necesario evitar la corrosión que suele producir el fluido geotérmico utilizando materiales no atacables lo que hace que, en general, este tipo de explotación precise de una inversión inicial muy elevada. Los principales obstáculos que se oponen a la geotermia de baja temperatura son básicamente:
-Grandes inversiones iniciales
-Bajo rendimiento
-Imposibilidad de transporte
8. Explica, ayudándote de un dibujo, cómo se podría aprovechar un sistema de roca seca caliente.
La temperatura del foco puede llegar a alcanzar 1250oC. Se utilizan para la producción de electricidad. Es necesario que existan capas de materiales permeables que permiten la circulación de los fluidos capaces de extraer el calor de la roca (1,5 – 2 km), y otras impermeables para evitar la disipación de calor. El agua inyectada se convierte en vapor sobrecalentado por efecto del foco de calor y posteriormente se extrae. Este vapor cede su calor a un fluido, el freón, que se vaporiza. El vapor generado mueve el grupo turbina-alternador y se genera la energía eléctrica.
9. ¿Cuáles son las aplicaciones principales de la energía geotérmica?
Los tres campos en los que la geotermia de baja temperatura puede encontrar aplicación son:
- Calefacción urbana
- Calefacción industrial
- Calefacción agrícolas
10. Enumera dos ventajas y dos inconvenientes del uso de la energía geotérmica.
6. Los sistemas hidrotérmicos, a su vez, pueden ser de dos tipos en función de la temperatura, ¿cuáles son y cuál es el límite de temperatura entre uno y otro?
Los sistemas explotados hasta ahora son los correspondientes a los yacimientos hidrotérmicos que, a su vez, según la temperatura
del yacimiento pueden ser de:
-Baja temperatura (60 – 150 oC Uso doméstico, aplicación directa del calor por rentabilidad). La temperatura del foco oscila en
torno a los 100 oC. Se utilizan para calefacción, invernaderos,
balnearios, etc.
El agua fría a presión se introduce en las proximidades del foco de
calor, donde se eleva su temperatura y luego se extrae.
El agua caliente puede utilizarse directamente o bien puede ceder el
calor acumulado al fluido que circulará posteriormente por el circuito de calefacción.
-Alta temperatura (a partir de 150 oC Producción de electricidad) La temperatura del foco puede llegar a alcanzar 1250oC. Se utilizan para la producción de electricidad. Es necesario que existan capas de materiales permeables que permiten la circulación de los fluidos capaces de extraer el calor de la roca (1,5 – 2 km), y otras impermeables para evitar la disipación de calor.
7. Indica por qué los sistemas hidrotérmicos en los que predomina el agua pueden presentar dificultades de uso.
Es necesario evitar la corrosión que suele producir el fluido geotérmico utilizando materiales no atacables lo que hace que, en general, este tipo de explotación precise de una inversión inicial muy elevada. Los principales obstáculos que se oponen a la geotermia de baja temperatura son básicamente:
-Grandes inversiones iniciales
-Bajo rendimiento
-Imposibilidad de transporte
8. Explica, ayudándote de un dibujo, cómo se podría aprovechar un sistema de roca seca caliente.
La temperatura del foco puede llegar a alcanzar 1250oC. Se utilizan para la producción de electricidad. Es necesario que existan capas de materiales permeables que permiten la circulación de los fluidos capaces de extraer el calor de la roca (1,5 – 2 km), y otras impermeables para evitar la disipación de calor. El agua inyectada se convierte en vapor sobrecalentado por efecto del foco de calor y posteriormente se extrae. Este vapor cede su calor a un fluido, el freón, que se vaporiza. El vapor generado mueve el grupo turbina-alternador y se genera la energía eléctrica.
9. ¿Cuáles son las aplicaciones principales de la energía geotérmica?
Los tres campos en los que la geotermia de baja temperatura puede encontrar aplicación son:
- Calefacción urbana
- Calefacción industrial
- Calefacción agrícolas
10. Enumera dos ventajas y dos inconvenientes del uso de la energía geotérmica.
CUESTIONARIO TEMA 8
1) Indica cuáles son las formas para obtener energía de los océanos.
Los océanos actúan como captadores y acumuladores de energía, que se intenta usar para satisfacer nuestras necesidades energéticas. Las formas de aprovechamiento son:
· Diferencia de altura de las mareas (Energía mareomotriz)
· Gradientes térmicos (Energía maremotérmica)
· Olas (Energía undimotriz)
2) La energía mareomotriz aprovecha las variaciones de la marea. ¿Qué efectos son los que dan lugar a estas variaciones? ¿Las mareas son iguales en todos los lugares del planeta?
Los océanos actúan como captadores y acumuladores de energía, que se intenta usar para satisfacer nuestras necesidades energéticas. Las formas de aprovechamiento son:
· Diferencia de altura de las mareas (Energía mareomotriz)
· Gradientes térmicos (Energía maremotérmica)
· Olas (Energía undimotriz)
2) La energía mareomotriz aprovecha las variaciones de la marea. ¿Qué efectos son los que dan lugar a estas variaciones? ¿Las mareas son iguales en todos los lugares del planeta?
Las mareas dependen de:
La atracción gravitatoria Tierra - Luna
Fuerza centrífuga
Atracción gravitatoria Sol -Tierra- Luna
Profundidad de los océanos
Irregularidades de los fondos oceánicos
La atracción gravitatoria Tierra - Luna
Fuerza centrífuga
Atracción gravitatoria Sol -Tierra- Luna
Profundidad de los océanos
Irregularidades de los fondos oceánicos
3) ¿Qué características deben darse en una zona geográfica determinada para aprovechar la energía de las mareas?
En la mayoría de los lugares hay dos mareas altas y dos mareas bajas por día. Las mareas altas generalmente tienen lugar cuando la luna está en el horizonte. Las mareas más altas son las de la luna llena y la luna nueva; las más bajas, a medio camino entre esos puntos. Las mareas altas de luna llena y nueva se llaman mareas vivas, las más bajas en el primer y tercer cuartos se llaman mareas muertas. El grado de las mareas (diferencia de altura) es generalmente de 1 a 3 metros, pero pueden ser mucho más altas o más bajas en algunos lugares.
La explicación de las mareas solares, es debida a las irregularidades de los fondos oceánicos.
4) En una central mareomotriz, ¿se aprovecha la pleamar o la bajamar?. Justifica tu respuesta.
La secuencia de funcionamiento durante un ciclo pleamar- bajamar es la siguiente:
-Al subir la marea, el agua penetra en el embalse y acciona los grupos turbina-alternador, con los que se obtiene energía eléctrica
-Al final de la pleamar, las turbinas actúan como bombas y provocan el sobrellenado del embalse.
-Cuando baja la marea, el agua regresa de nuevo al mar, vuelve a accionar los grupos turbina alternador y de nuevo se obtiene energía eléctrica.
-Al final de la bajamar, las turbinas actúan otra vez como bombas y provocan un
sobrevaciado del embalse.
5) Las turbinas que se instalan en una central mareomotriz se caracterizan por tres aspectos principales, ¿cuáles son?
La construcción de una central mareomotriz requiere el cerramiento de un estuario o una bahía mediante un dique provisto de compuertas. En cada una de ellas se instala una turbina tipo
bulbo (similares a las Kaplan) de baja presión y de palas orientables, conectada a un alternador.
impulsión del agua en ambos sentidos
6) Nombra dos lugares en los que haya instalada una central mareomotriz o al menos un proyecto de ella.
En la actualidad solo una planta en España aprovecha las olas (energía undimotriz) por un proceso llamado “columna de agua oscilante” y se ubica en Motrico (Mutrico – Gupuzcoa –País Vasco). Hubo otra en Santoña pero ya no funciona.
También existe el llamado “Proyecto Magallanes” que comenzó a fabricar a principios de 2015 el prototipo de un artefacto flotante llamado trimarán de acero, que posee un tubo con hidrogeneradores que estarán sumergidos. Se espera que este proyecto se comience a funcionar en el correr de 2016 y se colocaría en la costa gallega.
7. Para aprovechar el gradiente térmico de los océanos, deben cumplirse unas condiciones, ¿cuáles?
La absorción de energía solar por el mar, da lugar a que el agua de la superficie posea un nivel térmico superior al de las capas inferiores, pudiendo variar hasta 25oC desde la superficie (25 –
30oC) a 1000 m de profundidad (4oC), siendo esta diferencia de temperatura constante a lo largo del año.
Para aprovechar este gradiente térmico se emplean los motores térmicos, que funcionan entre dos focos de calor; el foco caliente a la temperatura del agua superficial (Tc) y el foco frío o punto
a menos temperatura (Tf).
8) ¿Qué diferencias existen entre una central de ciclo abierto y cerrado?
La transformación de la energía térmica en eléctrica, se lleva a cabo por medio del ciclo de
“Rankine” (ciclo termodinámico en el que se relaciona el consumo de calor con la producción de
trabajo), en el que un líquido se evapora para pasar luego a una turbina. El ciclo puede ser
abierto o cerrado.
-Abierto: Utilizan directamente el agua del mar. El agua de la superficie se evapora a baja presión y acciona las turbinas. Posteriormente se devuelve al mar donde se licúa de nuevo.
-Cerrado: Se utilizan fluidos de bajo punto de ebullición, como el amoniaco, el freón o el propano.
El calor de las aguas superficiales es suficiente para evaporarlos. El vapor generado se utiliza para mover las turbinas, y posteriormente es enfriado utilizando agua de las capas profundas, con lo que el ciclo vuelve a comenzar.
9) ¿Cuáles son los problemas principales con los que se encuentra este tipo de aprovechamiento de la energía?
-Impacto visual.
-Depende de la diferencia de temperatura.
-Impacto en los ecosistemas de la zona.
-Alto coste de las instalaciones.
10) Indica cuáles son las aplicaciones principales de la energía maremotérmica.
-Producción de energía eléctrica
-Producción de agua potable en los sistemas de ciclo abierto
-Generación de hidrógeno
-Acuicultura, utilizando el agua de las profundidades, más rica en nutrientes, para desarrollar diferentes especies marinas
11) Explica las diferencias entre un sistema captador de olas activo y uno pasivo.
Las olas que se producen en la superficie del mar son provocadas por los vientos, de los que
recogen y almacenan energía. Al no ser éstos constantes ni en velocidad ni en dirección, las olas
producidas no son regulares, por lo que es bastante complicado determinar y aprovechar la
energía que transportan. Como aproximación, una ola de 3 m de altura es capaz de suministrar
entre 25 y 40 kW por metro de frente.
El aprovechamiento es difícil y complicado, y el rendimiento obtenido es muy bajo, a lo que hay
que añadir el impacto ambiental que sufriría la zona.
Los captadores de olas, todos aún en fase experimental, pueden ser de dos tipos:
-Activos: los elementos de la estructura se mueven como respuesta a la ola y se extrae la
energía utilizando el movimiento relativo que se origina entre las partes fijas y móviles.
-Pasivos: La estructura se fija al fondo del mar o en la costa y se extrae la energía
directamente del movimiento de las partículas de agua.
12) ¿Qué aspectos de una ola se pueden aprovechar para obtener energía?
Se pueden aprovechar tres fenómenos básicos que se producen en las olas:
-Empuje de la ola
-Variación de la altura de la superficie de la ola
-Variación de la presión bajo la superficie de la ola.
13) Grupos en los que se clasifican los absorbedores y pon un ejemplo de cada uno de ellos.
-Totalizadores: Situados perpendicularmente a la dirección de la ola incidente, es decir, paralelo al frente de ola para captar la energía de una sola vez (Rectificador Russel, Pato Salter, Balsa Cockerell)Pato Salter(35%)
-Atenuadores: Largas estructuras con su eje mayor colocado paralelo a la dirección de propagación de las olas, para absorber la energía de un modo progresivo (Buque Kaimei, Bolsa de Lancaster).
-Absorbedores puntuales: Captan la energía de la porción de ola incidente y la de un entorno más o menos amplio. Suelen ser cuerpos de revolución, por lo que no importa la dirección (Boya Masuda, Convertidor de Belfast)
14) Elige un modelo de absorbedor, el que quieras, busca alguna imagen o dibújalo y explica detalladamente su funcionamiento. Indica qué dificultades y qué ventajas encuentras en su uso.
Cilindro oscilante de Bristol
En España aún no se aprovecha este tipo de energía de forma comercial, solamente en Cantabria y el País Vasco existen dos centrales piloto, una en Santoña y otra en Mutriku (Guipúzcoa).
También existe un proyecto para instalar una planta en Granadilla (Tenerife). Se están realizando nuevas instalaciones en Galicia.
En la costa Portuguesa, se inauguró parte de una planta en septiembre de 2008, pero se cerró en
marzo de 2009 por problemas técnicos y financieros.
15. Haz una tabla en la que aparezcan dos ventajas y dos desventajas de cada una de las formas de aprovechar la energía de los océanos.
Comentarios
Publicar un comentario