Electrostática

Energía Geotérmica. Nuclear. Gas natural

  • Enviado por: Javier
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ELECTROSTÁTICA. CORRIENTES ELÉCTRICAS

Los Fenómenos electrostáticos

La electrostática es la parte de la física que estudia los fenómenos producidos por la electricidad cuando está situada, en reposo, sobre los cuerpos electrizados.

Electrización

Consideramos dos tipos de electrización: por frotamiento y por inducción.

La electrización por frotamiento fue descubierta por el griego Thales de Mileto 600 años a. de C. Observó que después de frotar un trozo de ámbar, que es una resina fósil, éste era capaz de atraer cuerpos muy ligeros. Posteriormente se comprobó que otros materiales se comportaban de la misma manera.

En el siglo XVII de nuestra era, el francés Du Fay descubrió que se generaban dos clases antagónicas de electricidad cuando se frotaba vidrio o ámbar. Podemos demostrar este hecho con un experimento sencillo. Si frotamos una barra de vidrio con un trozo de piel con pelo y la acercamos a una bolita muy ligera de plástico o corcho suspendida en un hilo, la bolita es atraída por el vidrio. Lo mismo ocurre si usamos una barra de ámbar. No obstante, si después de frotadas acercamos ambas barras a la bolita, ésta no se mueve. La única explicación posible a este hecho es que el vidrio y el ámbar han adquirido dos clases opuestas de electricidad que podemos denominar positiva (+) y negativa (-).

Electrostática

La electrificación por inducción

Cuando aproximamos un cuerpo electrizado a otro cuerpo neutro, el primero provoca (induce) en el segundo una separación de electricidad positiva y negativa. El resultado final es que el cuerpo electrizado atrae al otro.

De esta manera explicamos la atracción eléctrica entre los cuerpos: Las electricidades de signos opuestos se atraen y las del mismo signo se repelen. Por eso, el cuerpo A, electrizado positivamente, repele la electricidad positiva y la aleja de sí, y atrae simultáneamente la electricidad negativa y la aproxima hacia sí. Como la electricidad negativa del cuerpo B está más próxima, el cuerpo A atrae al cuerpo B.

Electrostática
Aislantes y Conductores

Si frotamos con un paño una barrita de acero y la acercamos a un péndulo electrostático, no ocurre nada, lo que nos indica que el cuerpo no se ha electrizado. No obstante, si colocamos un mango de madera a la barrita de acero -como un destornillador con mango aislante- y la frotamos, sí atrae al péndulo.

¿Por qué se electriza una barra de vidrio si la frotamos? Porque el vidrio es un aislante, y la electricidad que generamos en él al frotarlo permanece localizada en el sitio donde hemos frotado. En el acero, la electricidad no queda en reposo porque, como es conductor, la electricidad se transmite a lo largo de él y se escapa a través de nuestras manos. Si ponemos un mango aislante, la electricidad no puede escaparse.

LEY DE COULOMB

Recuerda que el tercer principio de la Mecánica dice que las fuerzas se dan por pares, es decir, que a toda acción le corresponde una reacción igual y contraria. Este principio es válido para cualquier tipo de fuerza y, en concreto, para las fuerzas eléctricas. Así, si un cuerpo electrizado atrae a otro, éste atrae a su vez a aquél, y lo mismo sucede con las repulsiones.

El físico francés Charles Coulomb, a finales del siglo XVIII, midió las fuerzas que se producen entre los cuerpos cargados y estableció esta ley: <<La fuerza de atracción o de repulsión, F, entre dos cargas eléctricas Q y Q' es directamente proporcional al producto de los valores de dichas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, d, que las separa>>. La ecuación matemática que representa la ley de Coulomb es:

Q.Q'

F = K

d2

Donde K es la constante de proporcionalidad. K =¼ . E0, siendo E0, una constante característica del medio (agua, aire, etc.) en el que están situadas las cargas. Para el vacío y para el aire, K = 9 * 109 Nm2/C2. En el agua, por ejemplo, K es unas 80 veces menor.

Observa que la ecuación anterior es análoga a la que expresa la ley de la gravitación universal de Newton:

m1 m2

F = G

d2

Aunque las dos ecuaciones son matemáticamente análogas, hay claras diferencias entre ellas. En primer lugar, las fuerzas entre cargas eléctricas pueden ser de atracción y de repulsión, mientras que las fuerzas entre masas son siempre atractivas. Por otra parte, las fuerzas eléctricas dependen del medio en que estén colocados los cuerpos cargados, ya que el valor de K varía con el medio, mientras que G tiene el mismo valor en todos los casos. Además, el valor de K es muy grande y el de G es muy pequeño (G = 6,67 * 10-11 N m2/ kg2 ) por lo que las fuerzas eléctricas son mucho más intensas que las gravitatorias.

LA CORRIENTE ELECTRICA

Decíamos antes que los metales son conductores de la electricidad. Si tenemos dos cuerpos aislados, uno con carga positiva y otro con negativa, y los ponemos en contacto mediante un hilo metálico, las cargas eléctricas se desplazan y se produce una corriente eléctrica.

En los metales, las partículas cargadas que tienen libertad de desplazamiento son los electrones, unidades de carga elementales de carga negativa al cuerpo cargado positivamente. No obstante, por convenio, se dice que la corriente eléctrica es de sentido contrario al movimiento de los electrones, es decir, se dirige desde el cuerpo positivo al negativo. Este convenio se tomó antes de que se conociese la existencia de los electrones, y aún perdura.

INTENSIDAD DE LA CORRIENTE

Electrostática
La intensidad de la corriente eléctrica, I, se define como la cantidad de electricidad que pasa por una sección transversal del conductor en cada segundo.

Q

Matemáticamente: I =

t

La unidad de intensidad en el Sistema Internacional es el Amperio.

DIFERENCIA DE POTENCIAL

La corriente de electrones en un conductor se puede comparar con la corriente de agua que se produce cuando se pone en contacto dos depósitos que tienen distinto nivel. El agua fluye desde el depósito más alto, con mayor energía potencial, al más bajo, con una energía potencial menor. De una manera análoga, las cargas eléctricas se desplazan cuando existe una diferencia de potencial entre dos cuerpos cargados o entre dos puntos de un mismo conductor con distinto potencial. Se considera que el potencial mayor corresponde al polo positivo.

CORRIENTE CONTINUA

El flujo de agua entre dos depósitos se mantiene mientras haya niveles distintos, y se para cuando los niveles sean iguales. Si queremos que la corriente de agua continúe, debemos instalar una bomba que, trasvasando agua desde el recipiente con nivel más bajo hasta el recipiente con nivel más alto, mantenga la diferencia de alturas. Así el flujo de agua realiza un circuito cerrado.

Del mismo modo, para que se mantenga una corriente eléctrica, debemos hacer que permanezca la diferencia de potencial. Esto se consigue por medio de los generadores de corriente, que juegan un papel análogo al de la bomba de agua del ejemplo anterior.

Generadores eléctricos sencillos y cotidianos son las pilas que se emplean para linternas, radios, etc., y las baterías de los automóviles. Estos generadores tienen un polo positivo y otro negativo. Cuando se unen ambos mediante un hilo conductor, la corriente eléctrica va de + a -.

Como sabemos, el sentido del desplazamiento de los electrones es contrario al de la corriente. En el hilo metálico, las cargas negativas van de - a + y, en el interior del generador, de + a -. Las pilas y las baterías hacen que los electrones se muevan por el conductor en un solo sentido, de - a +, y producen una corriente continua.

CORRIENTE ALTERNA

Ya debes de conocer lo que es un imán. Es un cuerpo que tiene propiedades magnéticas y atrae objetos de hierro. También sabes que un cuerpo imantado tiene dos polos que se denominan norte y sur. Cuando enfrentamos dos polos del mismo nombre, se repelen, mientras que los polos de nombre distinto se atraen.

Pues bien, las propiedades magnéticas están relacionadas con las propiedades eléctricas, hasta el punto de que hay una parte de la Física que estudia ambas simultáneamente y se denomina Electromagnetismo. El primer investigador que puso de manifiesto la relación de la electricidad con el magnetismo fue el físico danés Oersted. Su experimento consistió en colocar una aguja imantada capaz de girar alrededor de un eje perpendicular, como las que se usan en las brújulas, en una posición paralela a un hilo conductor por el que puede pasar una corriente eléctrica. Cuando cerramos el interruptor y pasa la corriente, ésta influye en el imán y hace que se sitúe en una posición perpendicular a la corriente eléctrica. De este experimento podemos deducir que la corriente eléctrica tiene propiedades magnéticas.

Cuando acercamos o alejamos un imán suficientemente potente a un circuito que tiene una pequeña bombilla, ésta se ilumina. Sin duda, el imán, al moverse, ha generado una corriente eléctrica. La intensidad de la corriente es tanto mayor cuanto más deprisa se mueva el imán.

Asimismo, se produce una corriente eléctrica si se hace girar un circuito entre los polos de un imán que permanece fijo. En este caso la intensidad de la corriente también aumenta cuando la velocidad de giro es mayor.

Por los procedimientos descritos se consigue una corriente que se denomina alterna porque adquiere alternativamente sentidos opuestos. Así, en el primer ejemplo, cuando se acerca el imán al conductor metálico la corriente va en un sentido y, cuando se aleja, va en sentido contrario. En el segundo ejemplo, cuando el conductor metálico da media vuelta se produce una corriente de sentido opuesto a la que se produce en la media vuelta posterior. En consecuencia, en la corriente alterna los electrones no circulan en un solo sentido, como hacen en la corriente continua, sino que oscilan. Debido a este peculiar movimiento, en la corriente alterna no existen polos + y -.

La corriente alterna es la que se produce en los alternadores de las centrales eléctricas, y es el tipo de corriente que llega a las industrias y a nuestras casas.

LEY DE OHM

Electrostática

Si en los circuitos ponemos dos o tres pilas en serie en lugar de una, la diferencia de potencial se hace dos o tres veces mayor (3 ó 5, 5 V, respectivamente) y la intensidad de la corriente aumenta. Por tanto, la diferencia de potencial, VB - VA o simplemente V, y la intensidad I son directamente proporcional.

V

I=

R

Esta expresión corresponde a la ley de Ohm, cuyo nombre se debe al físico alemán Georg Ohm.

Se deduce para la resistencia lo siguiente:

  • Que depende de la sección, s, del conductor, siendo inversamente proporcional a la resistencia, R.

  • Que la naturaleza del conductor utilizado en la resistencia influye también en el valor de ésta, como ocurre entre los circuitos a y b; a esta magnitud se le da el nombre de resistividad; su valor es característico de la temperatura y de cada sustancia empleada en la resistencia.

  • Que cuanto más largo sea un conductor de resistividad, mayor será el valor de R.

ENERGÍA Y POTENCIA ELÉCTRICA

El trabajo es igual a la energía eléctrica que posee la corriente. Sabemos que I = Q / t, de donde Q = I * t. Por lo tanto:

W = I * R * Q

W = I * V * t

W = V * Q

Sabemos que p = W / t. Sustituyendo W por su valor:

P = V * I

Que es la potencia eléctrica de una corriente de intensidad I que circula entre dos puntos de un circuito sometidos a una diferencia de potencial V.

La unidad de energía eléctrica, W, en el SI, es el Julio y la de la potencia, el vatio.

1 julio = 1 voltio * amperio * segundo

1 vatio = 1 voltio * amperio

En la práctica también se utiliza el kWh, que equivale a 3,6 * 106 J, como unidad de energía eléctrica, y el kW, equivalente a 1000 W, como unidad de potencia.

LA ENERGÍA ELÉCTRICA SE TRANSFORMA CALOR

La energía eléctrica, como cualquier otro tipo de energía, se transforma en calor. Por ejemplo, el filamento de las bombillas o la resistencia de los hornillos eléctricos se ponen incandescentes al paso de la corriente y dan luz y calor.

Si queremos calcular la cantidad de calor que produce la corriente, no tenemos más que emplear la ecuación deducida anteriormente, W = V * I *t, ya que es la energía eléctrica, W, la que se transforma en calor de acuerdo con el principio de la conservación de la energía. En esta expresión podemos hacer que intervenga la resistencia, R, del conductor por el que pasa la corriente, sustituyendo V por I * R como indica la ley de Ohm:

W = I2 * R * t

Si en esta ecuación empleamos las unidades del SI (I en amperios, R en ohmnios y t en segundos), el calor viene dado en julios. Para expresar el calor en calorías, no tenemos más que aplicar la equivalencia entre ambas unidades, 1J = 0,24 cal; de donde:

W = 0,24 * I2 * R * t cal.

ENERGÍA GEOTÉRMICA

Existen en la actualidad, en todo el mundo, un interés general y creciente por la posibilidad de producir energía geotérmica. Son muchos los países que ahora se están dando cuenta de que algunas de las zonas en que existen manantiales calientes y fumarolas deben tener un potencial realmente insospechado para la producción de calor y de energía eléctrica, cuyo efecto sobre sus economías respectivas puede llegar a ser muy importante. Un factor que ha estimulado este interés ha sido, indudablemente, el éxito alcanzado por los programas de producción a gran escala de calor y de energía eléctrica, puestos en marcha en Italia, Islandia, Nueva Zelanda y, más recientemente, en California. El programa italiano, que se inició en 1904 con una pequeña central en Larderello, ha ido aumentando su capacidad de forma constante y extendiendo el desarrollo a varias zonas próximas, con el resultado de que este complejo figura actualmente a la cabeza de la producción de energía. En Islandia, la producción de agua caliente por medio de perforaciones ha ido en aumento durante las últimas décadas, utilizándose el calor directamente para servicios de calefacción doméstica, invernaderos y diversas aplicaciones industriales. En Nueva Zelanda, las perforaciones preliminares comenzaron hacia 1950 en Wairakei; en 1960, la producción de vapor había alcanzado un nivel suficiente para alimentar a la central actual, nivel que se ha mantenido hasta nuestros días. En California, la producción de energía eléctrica comenzó en Junio de 1960, con una central de 12,5 MW, habiéndose aumentado desde entonces la capacidad de esta central por medio de nuevas perforaciones.

Distribución Mundial de Campos Hidrotérmicos

Los manantiales calientes con temperaturas de hasta 150º C se encuentran ampliamente distribuidos sobre la superficie del globo, en formaciones geológicas muy diferentes. Para la mayor parte de ellos, su origen puede explicarse por circulación profunda de agua superficial, en zonas donde el gradiente geotérmico oscila entre el valor normal (unos 30º C por kilómetro) y dos a tres veces el valor normal. La existencia de estos manantiales no parece depender del volcanismo local, sino que muy pudiera ser debida a la actividad tectónica, que mantiene cauces abiertos a la circulación de agua a profundidad anormalmente grandes. Algunos de estos manantiales han sido utilizados, desde tiempos prehistóricos, para instalaciones de baños calientes, balnearios y similares, habiéndose aprovechado algunos de ellos en tiempos modernos para aplicaciones industriales a pequeña escala e incluso para la producción de energía. Es muy posible que el valor de estos manantiales pueda incrementarse todavía más por introducción de los métodos de la moderna tecnología, pero es probable que haya que considerar cada uno de ellos como un caso particular, y llevar a cabo un análisis cuidadoso de la economía de las aplicaciones posibles del agua caliente.

Casi todos los campos hidrotérmicos actualmente objeto de estudio con miras a un desarrollo en gran escala, ya sea para la producción de energía eléctrica o para otras aplicaciones industriales del calor, están caracterizados por poseer manantiales de agua hirviendo, géisers o fumarolas, que una vez perforados, presentan temperaturas subterráneas de hasta 300º C e incluso superiores.

Estos campos aparecen generalmente asociados - de alguna manera - con el volcanismo, si bien no siempre la conexión es directa ni obvia. En nueva Zelanda e Islandia, el agua caliente y el vapor se producen a partir de depósitos de rocas eruptivas y de restos volcánicos, aunque los campos hidrotérmicos no se encuentran en las proximidades inmediatas de volcanes activos. En Italia y California, los pozos en producción no han atravesado ninguna formación volcánica, pero se encuentran rocas volcánicas en un radio de pocos kilómetros. En la actualidad, la única regla general que puede deducirse de los datos limitados que disponemos, es que los campos hidrotérmicos parecen estar asociados a rocas de la serie volcánica ácida, especialmente (en Nueva Zelanda, al menos) a riolitas. Puede observarse, a este respecto, que los grandes volcanes hawaianos del Pacífico central, que son predominantemente básicos, apenas si tienen manantiales calientes, a pesar de su enorme producción de lava, mientras que en Islandia, que es volcánicamente una zona de transición, los diques de basalto solamente aparecen asociados con manantiales calientes, mientras que las temperaturas altas están asociadas al volcanismo activo.

Con estas reglas - de carácter provisional - in mente, es interesante contemplar un mapa del volcanismo mundial, tal como el que figura en el libro de Rittmann Volcanoes and their Activity. En este mapa, el límite señalado con el nombre de <<línea andesítica>>, entre la hoya del Pacífico y las zonas de tierra firme circundantes, marca la transición del volcanismo predominantemente básico al predominantemente ácido, es decir, la transición a la <<serie rocosa del Pacífico>>, como la denomina Rittmann. De los 50 distritos volcánicos principales de la tierra citados por Rittmann, 24 pertenecen a la serie del Pacífico, 17 (incluyendo los volcanes de la hoya del Pacífico) a la serie del Atlántico, uno (Islandia) a la serie de transición Atlántico -Pacífico y uno (Italia) predominantemente a una serie especial del Mediterráneo. Los siete distritos restantes consisten en plateaus basálticos. Dejando a un lado el caso especial de Larderello, en Italia, y el caso intermedio de Islandia, todos los campos hidrotérmicos ya en producción, o cuya prospección ha resultado prometedora, están asociados con volcanismos del tipo Pacífico, es decir, con series ácidas. Aunque a estas alturas sería prematuro alejar de toda consideración a las zonas volcánicas de otros tipos, sí parece que resultaría más provechoso, en la mayoría de los casos, seleccionar primeramente las zonas volcánicas ácidas para una prospección intensiva. Al mismo tiempo, hay que reconocer también que las otras áreas han sido poco exploradas todavía. Sería, pues, un buen procedimiento científico ensayar alguna de aquellas zonas que, por otras causas, se consideran más prometedoras, o que están situadas en puntos donde la energía hidrotérmica podría tener un valor especial.

Un análisis de la distribución de las rocas de la serie del Pacífico en el globo conduce a la siguiente lista de regiones que muestran posibilidades importantes de productividad hidrotérmica.

En cada una de las secciones de esa tabla, las zonas han sido dispuestas en orden decreciente de actividad. De todas las áreas tabuladas, la más activa es probablemente Nicaragua, en América Central, seguida de cerca por la zona Sonda-Molucas. En algunas de las áreas indicadas, el volcanismo -tal como suele entenderse- debe considerarse como extinguido, pero es interesante notar que en la cuenca de Hungría se encuentran corrientes térmicas anormalmente altas (hasta unas dos veces superior al valor normal) en rocas terciarias de andesita y dacita, así como en los sedimentos pliocénicos de la llanura húngara. Con los datos de que se dispone actualmente, no puede establecerse una conclusión sobre si esto representa la etapa final de un volcanismo en trance de muerte o el comienzo de un nuevo ciclo eruptivo.

Potencial Energético de los Sistemas Hidrotérmicos Mundiales

Sólo para el caso de Islandia representan totales algo así como una medida completa de la producción de calor natural (1.100.000). El total estimado para Nueva Zelanda es el orden de 106 kcal/s, mientras que en los Estados Unidos las áreas investigadas constituyen solamente una parte muy pequeña de las conocidas.

Aplicaciones de la Energía Hidrotérmica

Puesto que la energía hidrotérmica se encuentra inicialmente en forma de calor, parece lógico que consideremos en primer lugar aquellas aplicaciones en las que el calor se utiliza directamente, ya sea para calefacción o ya para determinados procesos industriales. En realidad, todas las aplicaciones primitivas han adoptado esta forma, desde la cocción de alimentos en fuentes naturales y fumarolas, pasando por su utilización en baños calientes y termas, en la calefacción de viviendas e invernaderos, hasta la extracción de los productos químicos, como la industria del bórax en Lardello. Antes de que se desarrollase la transmisión de energía eléctrica, no había más alternativa que utilizar el calor en la propia zona de producción o en un radio de pocos kilómetros, y como muchos de los campos hidrotérmicos conocidos se encuentran en regiones inaccesibles o muy alejadas de los centros de población e industriales, la selección de dichos campos quedaba muy restringida. Ahora bien, tanto transmisión de energía eléctrica como las técnicas modernas de perforación han cambiado mucho las cosas. En la mayoría de los países en los que el uso de la energía eléctrica ha sido establecido a escala apreciable, la demanda se ha incrementado a un ritmo tal, que presiona fuertemente no sólo sobre la capacidad de producción instalada, sino también sobre todas las fuentes energéticas, de suerte que la energía hidrotérmica tiende a ser considerada como otra posibilidad a tener muy en cuenta. En Italia, tanto en Larderello como en los nuevos campos hidrotérmicos, la tendencia ha sido a favor de la producción de más energía eléctrica para alimentar a las hambrientas redes. Esencialmente idéntica era la situación en Nueva Zelanda, cuando por primera vez se consideró seriamente la explotación de la energía hidrotérmica. En 1948-49 se habían producido graves restricciones de energía eléctrica, que amenazaban continuar durante algún tiempo, de modo que existía un motivo muy fuerte par la investigación de fuentes energéticas que pudieran ser suplementarias, y desarrolladas paralelamente, de los programas hidroeléctricos que constituyen la principal fuente de energía eléctrica en este país. En realidad, se investigaron también otras aplicaciones de la energía hidrotérmica, pero el campo de Wairakei, que era en aquella época el más prometedor, no estaba próximo a ningún centro de población o industrial importante, y los costos de transporte de materia prima y productos acabados suponían una grave dificultad para la mayor parte de los procesos industriales considerados. Análogamente, en California, la central hidrotérmica de los Geysers produce y vende únicamente energía eléctrica. Sólo en Islandia, en donde todavía se encuentran fuentes adecuadas de energía hidroeléctrica, combinadas con un clima sistemáticamente frío y una carencia casi total de combustibles fósiles, y en Nueva Zelanda (Kawerau), donde ha sido instalada una fábrica de papel cerca de una zona térmica, ha sido explotada a gran escala la energía geotérmica con miras a su utilización directa. En Rotorua (Nueva Zelanda), así como en muchas partes del Japón y en algunas otras regiones, se utilizan pozos individuales o grupos pequeños de pozos para suministrar calor a viviendas, baños calientes, invernaderos, hospitales y pequeñas industrias.

Por muy diversas razones, sería infortunado que la producción de energía eléctrica llegase a ser considerada como el objeto principal o exclusivo de la explotación hidrotérmica.

En primer lugar, la producción de energía eléctrica suele implicar el desperdicio de una gran parte del calor obtenido, aparte de tener costos relativamente altos de instalación y de funcionamiento, que le dejan fuera del alcance de muchos países en vías de desarrollo. En segundo lugar, los distritos en los que no existe una red de energía eléctrica pueden sentirse desanimados y no llevar adelante una explotación hidrotérmica, por no darse cuenta de que existen otras posibilidades, o bien porque una central eléctrica hidrotérmica es difícil de utilizar sin el apoyo de una considerable capacidad adicional para hacer frente a los momentos de gran consumo. Se indica a continuación una lista de posibles aplicaciones, solamente a título de guía, ya que la selección de una aplicación concreta -o grupo de aplicaciones- depende mucho de circunstancias locales, tales como la extensión del campo geotérmico, la temperatura y presión a que puede producirse vapor o agua caliente, el emplazamiento del campo en relación con los centros de población, puertos y sistemas de transporte, y, en fin, la naturaleza de las industrias locales.

Como comentario sobre las aplicaciones, puede señalarse que para un país en el que existen suministros adecuados de combustibles fósiles y fuentes de energía hidrotérmica, puede resultar ventajoso utilizar las fuentes hidrotérmicas para la calefacción y producción de energía eléctrica, reservando los combustibles fósiles para su utilización en automóviles, ferrocarriles, barcos y aviones, para la exportación o para su empleo en las industrias petroquímicas.

El Futuro de la Energía Geotérmica

Hasta el momento actual, el desarrollo de la energía hidrotérmica ha seguido muy de cerca el esquema del desarrollo petrolífero. Ambos han comenzado por la perforación en zonas donde había ya filtraciones conocidas, y ambos han encontrado grandes manantiales espontáneos con sólo perforaciones relativamente superficiales. La curva de crecimiento hidrotérmico corre paralelamente a la curva del petróleo con un retardo de setenta años, aproximadamente, siendo debido este crecimiento a la apertura de nuevos campos y sólo en pequeña parte a mejoras en las técnicas de perforación. En realidad, casi todos los métodos y equipos de perforación han sido tomados, con pocas modificaciones, de la industria petrolífera; el retardo se debe, en gran parte, a la falta de transportabilidad de la energía hidrotérmica, que hubo de esperar a que existiera una distribución a bajo costo de la energía eléctrica para poder abrirse un camino en los mercados. Al igual que en la industria petrolífera, ha tenido lugar un rápido desarrollo en los métodos de prospección, de suerte que, en la actualidad, se están investigando zonas que no hubieran parecido prometedoras, a juzgar únicamente por su actividad superficial. Los campos hasta ahora explorados contienen grandes volúmenes de agua caliente cuyo calor hay que transmitir, y no pocos de los pozos perforados encuentran zonas de producción con muchas fisuras, que hacen innecesario suplementar el suministro de agua, o aumentar artificialmente la permeabilidad, mediante procedimientos similares a los que hoy se utilizan en los campos petrolíferos. Parece, pues, muy probable que continuarán empleándose cada vez más las técnicas petrolíferas, con adaptaciones apropiadas, para mantener la producción en aquellos campos donde el suministro de fluido preexistente ha quedado agotado, así como para mejorar la producción en aquellos otros, más difíciles, donde hay pruebas de que la permeabilidad de terreno o el suministro de agua son deficientes. No hay que perder de vista que lo que se busca en un campo geotérmico no es un fluido, sino energía calorífica; el fluido contribuye relativamente poco al almacenamiento de calor y actúa principalmente como un medio para transportar el calor a la superficie.

La producción de calor de los campos hidrotérmicos hasta ahora explotados representa algo así como el 0,1 por 100 del consumo mundial de energía primaria procedente de todas las fuentes. En Nueva Zelanda, la proporción es de un 20 por 100, aunque solamente se envía un 5 por 100 al sistema de energía eléctrica. En Islandia, la fracción utilizada es probablemente superior al 20 por 100, mientras que en Italia no llega al 1 por 100, y en los Estados Unidos es mucho menor. Aunque las estimaciones precedentes del potencial energético de los sistemas hidrotérmicos mundiales sugieren que la producción actual puede ser incrementada quizá unas 100 veces, la distribución de los recursos hidrotérmicos conocidos no se corresponde bien, en general, con la distribución mundial de población o de industrias. En la actualidad, es Japón el país que parece tener la combinación más favorable de población, alta y creciente industrialización y gran potencial de energía hidrotérmica, seguido de Italia, Nueva Zelanda, Islandia, Méjico, Filipinas, Taiwan, América Central, costa del Pacífico de los Estados Unidos y algunas partes del Asia Menor. La isla de Java posee una combinación única de alta densidad de población y alto potencial hidrotérmico, pero en vista de su presente nivel de desarrollo industrial, relativamente bajo, es muy probable que se beneficie en un futuro inmediato utilizando el calor para el procesado de productos alimenticios, fibras y productos agrícolas similares. Ahora bien, la energía eléctrica barata suele ser un estímulo importante para el desarrollo industrial, de suerte que el descubrimiento de una fuente abundante de vapor a bajo costo, casi en cualquier punto de esta isla, puede resultar de inmenso valor.

El resto de la tierra, incluyendo la mayor parte de todos los continentes y las regiones muy densamente pobladas de la India y China, carece totalmente de potencial hidrotérmico. Así pues, aunque la energía hidrotérmica puede llegar a tener muchísima importancia en ciertas zonas afortunadas, es muy improbable que dicha energía desempeñe un papel de primer orden en la economía mundial, considerada en conjunto. Con el fin de situar la cuestión en una mejor perspectiva, se resumen en la siguiente tabla los recursos energéticos mundiales de tipo permanente, es decir, recursos continuos o que no se disipan. Las estimaciones presentadas han sido deducidas de fuentes que parecen dignas de crédito, o bien han sido calculadas a partir de datos basados en hipótesis que se consideran razonables a la luz de los conocimientos actuales, no obstante lo cual sólo deben tomarse como meramente indicativas.

RECURSOS ENERGÉTICOS MUNDIALES DE TIPO PERMANENTE

Fuente Megavatios Toneladas de petróleo por año

Energía solar .............................. 7 x 107 2,1 x 1011

Hidroeléctrica ............................ 8 x 106 2,2 x 1010

Mareas ....................................... 1 x 106 2,8 x 109

Hidrotérmica .............................. 2 x 105 5,8 x 108

TOTAL

7,92 x 107 2,35 x 1011

La energía solar ha sido estimada en el 1 por 100 de la absorbida por la superficie total de tierra firme, mientras que para la energía hidroeléctrica se ha tomado el 20 por 100 del valor calculado a partir de la altura media de la superficie terrestre y del promedio de precipitaciones acuosas. El valor de la energía hidrotérmica es igual a la suma de todas las corrientes de calor natural existentes en zonas volcánicas de tipo Pacífico, anteriormente calculadas. La potencia en megavatios ha sido calculada a razón de un megavatio por cada 1.000 kilocalorías por segundo, lo que supone un rendimiento de conversión ligeramente inferior al 25 por 100. Compárense las cifras anteriores con el consumo mundial de energía primaria, para el año 1966, equivalente a 3,5 x 105 toneladas de petróleo, es decir, aproximadamente una tonelada de petróleo per cápita. El consumo actual de petróleo es del orden de 1,2 x 105 toneladas, y el consumo medio de energía eléctrica es de 0,1 kW per cápita. La distribución del consumo dista mucho de ser uniforme. En los Estados Unidos, el consumo de energía primaria, en todas sus formas, es equivalente a 6,55 toneladas de petróleo por cabeza y año, mientras que Noruega consume 1,3 kW de potencia eléctrica por cabeza, cifra muy superior al promedio europeo, que viene a ser de 0,32 kW per cápita. Extrapolando hasta el año 2000 las tendencias actuales del aumento de población y del consumo de energía primaria, se llega a una población mundial de 6,6 x 105 habitantes consumiendo energía primaria a razón de 1,4 x 1010 toneladas de petróleo por año, de las cuales unas 5,7 x 109 toneladas procederán de combustibles petrolíferos y las restantes de otros combustibles fósiles, energía hidroeléctrica, nuclear, hidrotérmica y solar, incluyendo cosechas destinadas a ser utilizadas como combustible.

La mayoría de las fuentes energéticas citadas anteriormente son, más que alternativas, complementarias unas de otras. Los combustibles líquidos procedentes del petróleo tienen un valor excepcional para la propulsión aérea, y es probable que continúen teniéndolo durante muchos años. La energía nuclear llegará con el tiempo a sustituir una parte del petróleo utilizado para la propulsión naval, mientras que los combustibles sólidos y los recursos hidroeléctricos y geotérmicos son fundamentalmente fuentes energéticas inamovibles, apropiadas para su utilización local, en forma de calor, o para su distribución a redes eléctricas y uso posterior en la impulsión de motores, plantas de refinado electrolítico, hornos de arco y calefacción doméstica e industrial. Con el fin de utilizar mejor estas fuentes de energía, sería muy conveniente reservar los combustibles líquidos para usos móviles, especialmente la navegación aérea, dejando los combustibles más pesados y las fuentes no móviles para la propulsión naval y todas las formas de calefacción. Eventualmente, al ser cada vez más escasos los combustibles líquidos, cabe esperar que su precio alcanzará un nivel tan alto, que llegará a interesar, desde el punto de vista económico, la utilización de otras fuentes de energía primaria para la producción de formas sintéticas.

Dejando a un lado la energía solar, cuya conversión en gran escala está seriamente impedida por los altos costos de instalación y las irregularidades en el suministro, parece deducirse de las anteriores consideraciones que la mitad, más o menos, de la demanda mundial de energía para el año 2000 será satisfecha con petróleo, cubriéndose el resto con energía hidroeléctrica, en el caso de que ésta se encuentre plenamente desarrollada. En realidad, la energía hidroeléctrica presenta un inconveniente similar a la hidrotérmica: su distribución no coincide, ni mucho menos, con la distribución de la población mundial; muchas de las fuentes se encuentran en países montañosos e inaccesibles, en ocasiones el suministro es estacional, y la transmisión de energía eléctrica a grandes distancias resulta costosa y de bajo rendimiento. Aunque esta situación podrá ser mejorada con el auxilio de nuevas técnicas -por ejemplo, la transmisión de corriente continua -, lo más probable es que la energía hidroeléctrica sólo podrá satisfacer una parte de las necesidades de las zonas más densamente pobladas, por lo que gran parte de dichas necesidades tendrán que satisfacerse con recursos energéticos consumibles nucleares y cualquier otra fuente que pueda ser explotada económicamente.

La estimación correspondiente a la energía nuclear está basada en dos hipótesis arbitrarias, a saber, que se puede producir una cantidad de uranio diez veces mayor, a precios competitivos, a partir de minerales de baja calidad, y que el desarrollo de reactores reproductores alcanzará una etapa en la que todo el uranio podrá convertirse en material fisionable. Aun con estas hipótesis tan optimistas, parece que los recursos mundiales de energía nuclear, basados en el uranio, son solamente del mismo orden de magnitud que los recursos máximos estimados de carbón. Esta situación puede cambiar drásticamente si se consigue desarrollar de forma satisfactoria una reacción de fusión controlada, pero, hasta ahora, esto no ha sido posible.

Suponiendo que el consumo de combustibles no reemplazables continúe aumentando al ritmo actual (un 4,1 por 100 anual) hasta el año 2000, a partir de cuya fecha el incremento se mantiene constante e igual al ritmo actual de crecimiento de la población (un 1,9 por 100 anual), resulta que todas las reservas de petróleo, más todas las reservas demostradas de carbón, más todos los minerales de uranio de alta calidad con conversión completa, se habrán agotado para el año 2066. Si se utilizan las cifras máximas citadas anteriormente, el total de reservas posibles aumenta en bastante más de cinco veces, por lo que el agotamiento ocurrirá hacia el año 2142, para cuya fecha la densidad media de población se habrá elevado a 700 habitantes por kilómetro cuadrado. Vemos, pues, que aun admitiendo las hipótesis más optimistas, las reservas tienen una vida relativamente limitada.

Energía Geotérmica: la última reserva

Virtualmente, cada habitante de la Tierra vive a pocos kilómetros de una fuente de energía, inextinguible a efectos prácticos y fácilmente asequible hoy en día por aplicación de nuestra tecnología actual. Pueden obtenerse, a precios razonables, en cualquier cantidad y potencia que se desee, a cualquier temperatura previsible y en cualquier punto. El producto puede estar en forma de energía eléctrica, energía calorífica o ambas. Los riesgos son pocos y no hay que preocuparse por la eliminación de peligrosos productos de desecho.

Para justificar estas afirmaciones, es necesario presentar algunos datos cuantitativos. La tasa normal de aumento de temperatura con la profundidad, en las proximidades de la superficie terrestre, es de unos 30º C por kilómetro, cuando se trata de zonas no volcánicas, con un campo de variación que va desde casi cero, en algunos lugares, hasta cinco o seis veces el valor normal en determinadas zonas. Las medidas realizadas en pozos perforados a gran profundidad muestran que este gradiente de temperatura se mantiene constante en varios kilómetros, por lo menos, y hay razones para creer que continúa inalterado hasta profundidades del orden de 10 o 15 km., El cálculo del contenido energético de las rocas situadas en un campo de gradiente término normal indica que la cantidad de energía comienza a ser apreciable a unos 3,5 kms., aumentando rápidamente a partir de este nivel hasta llegar a los 7,5 km. -profundidad alcanzada últimamente en algunas prospecciones- con un total equivalente a 7.500 Mw/año, es decir, unos 21 millones de toneladas de petróleo por kilómetro cuadrado. Tomando como superficie de la tierra firme de nuestro planeta la cifra de 149 x 106 kilómetros cuadrados, la reserva energética total a dicha profundidad es equivalente a 3,15 x 106 toneladas de petróleo, o sea, unas 2,9 x 109 toneladas de óxido de uranio fisionable. En este cálculo no se tienen en cuenta las plataformas continentales ni el fondo oceánico, unas y otro con gradientes térmicos muy similares, ni tampoco las amplias zonas de tierra firme donde el gradiente térmico es dos o más veces superior al normal. Recuérdese que, al aumentar el gradiente térmico solamente en un tercio, casi se duplica la energía total almacenada a 7,5 Km

Hay varios modos de traer esta energía a la superficie para su utilización. Todos ellos se basan en la circulación de agua -u otro agente de transmisión de calor- a través de las rocas, utilizando perforaciones tanto para la inyección como para la extracción, dependiendo el método adoptado de la estructura y propiedades físicas de las formaciones rocosas presentes. No es aquí el lugar oportuno para discutir con detalle estos métodos, por lo que solamente indicaremos unos cuantos ejemplos ilustrativos:

1.- En formaciones constituidas por lecho horizontal y estratos permeables, el fluido circulante se inyecta a través de una sola perforación, o de una hilera de perforaciones, y se extrae mediante una hilera similar o un anillo de perforaciones, alejados a distancias de varios kms., según la cantidad de energía requerida y la vida prevista para la instalación.

2.- Cuando se trata de formaciones cuya permeabilidad se debe principalmente a las fallas, las perforaciones se realizan de tal modo que se aprovechen estas características, para obtener así la máxima superficie de contacto. Siempre que sea posible, la inyección deberá hacerse en las zonas más superficiales y más frías, y la extracción lo más profunda posible, con el fin de alcanzar la mayor eficacia en la transmisión del calor y sacar el máximo partido de las fuerzas de convección.

3.- Cuando a las profundidades requeridas la permeabilidad inicial es limitada, la inyección de agua fría en formaciones calientes puede producir, en algunas circunstancias, un aumento progresivo de la permeabilidad, como consecuencia de fracturas provocadas por las tensiones térmicas inducidas. Es interesante señalar, a este respecto, que durante las pruebas iniciales de inyección profunda en un pozo del Rocky Mountain Arsenal, cerca de Denver, con la finalidad de acomodar desechos radiactivos, se produjeron manifestaciones de actividad sísmica local, relacionadas al parecer con la inyección. Si se confirmase esta correlación, sería indicio de fractura térmica, promovida posiblemente por la presencia de tensiones tectónicas preexistentes en las formaciones perforadas. Evidentemente, serán necesarias más pruebas en otros lugares, así como mucha más información con respecto a la relación entre actividad sísmica y tectónica, geología, temperatura de las rocas en el punto de inyección, etcétera, antes de que este notable fenómeno, completamente inesperado al parecer, pueda siquiera empezar a ser comprendido. Otra posibilidad, más interesante quizá, que sugieren estas pruebas es la de controlar terremotos superficiales, potencialmente peligrosos, por alivio de tensiones, evitando que se produzcan acumulaciones indebidas. A profundidades como las que estamos considerando, es decir, de unos diez Km, la acumulación de tensiones tectónicas como fuente de energía sísmica es un mecanismo todavía plausible, y el efecto desastroso de algunos terremotos no ha sido tanto por su magnitud como por la superficialidad de su foco y la proximidad a una ciudad grande. Así pues, la explotación de la energía geotérmica, correctamente administrada, no sólo es capaz de proporcionar a una zona de población un suministro ilimitado de energía, sino que también puede dar protección contra ciertos tipos de riesgo sísmico.

4.- Cuando la permeabilidad inicial es muy limitada, la fractura por presión hidráulica, aplicada a través de perforaciones, constituye un método bien establecido ya en los campos petrolíferos. Si las formaciones poseen líneas de estratificación horizontal, o casi horizontal, las fracturas pueden propagarse a lo largo de ellas. Si la roca es casi homogénea, pueden producirse fracturas verticales o fuertemente inclinadas por efecto de las tensiones presentes, lo que conduce a la posibilidad de intersectar la parte superior de la fractura con perforaciones de inyección relativamente superficiales.

5.- Una posibilidad muy atractiva, en algunos casos, es el empleo de cargas explosivas para formar grandes volúmenes de rocas fragmentadas, a través de las cuales el fluido puede circular libremente. Se ha sugerido para esta finalidad el uso de explosivos nucleares, habiéndose calculado -tomando como base los efectos de pruebas nucleares llevadas a cabo a profundidades relativamente pequeñas- que una explosión de 250 kilotones, en rocas a temperaturas de 400º C (profundidades de 7,5 a 10 Km, según el gradiente térmico), podría dar origen a una producción de energía del orden de 600 megavatios-año (1,7 millones de toneladas de petróleo) y a un costo -por explosivo y perforación- de 0,5 milésimos de dólar por kilovatio-hora (1,5 dólares por tonelada de petróleo). A esto hay que añadir el costo de la planta generadora y el costo de distribución, pero aun así el costo total se compara favorablemente con los costos comerciales de la energía eléctrica en la mayor parte de los países. La prensa informó recientemente sobre una prueba nuclear subterránea, del orden de 200 a 1000 kilotones, que tuvo lugar en Nevada el 20 de diciembre de 1966, sin que produjera efectos sísmicos intolerablemente grandes. La cantidad de energía explosiva necesaria es aproximadamente el 2 por 100 de la energía obtenida de las rocas, es decir, un 0,5 por 100 del calor producido.

No hay que subestimar, sin embargo, los problemas implicados en la explotación de la energía geotérmica por cualquiera de estos procedimientos. Los costos de instalación tienden a ser altos; habrá que poner a punto nuevos métodos de ingeniería, tal vez radicalmente nuevos, y será preciso ampliar muy considerablemente nuestros conocimientos actuales -fragmentarios- sobre la física de la corteza terrestre. La experiencia práctica y el conocimiento científico se desarrollan juntos en una empresa de esta clase, y la experiencia adquirida en otros campos de la investigación muestra que, si la necesidad es lo suficientemente apremiante y el galardón lo suficientemente grande, se encuentran siempre soluciones de mayor elegancia y eficacia. No hay razón para suponer que, en el caso de la energía geotérmica, las cosas hayan de ocurrir de otro modo.

Con respecto a la pretensión de que la energía geotérmica es inextinguible, hay que decir que la vida teórica de las fuentes de energía geotérmica que parecen accesibles, utilizando los métodos de producción actualmente conocidos, es de unos cuatrocientos treinta años, tomando el cálculo la misma base que para los demás recursos energéticos discutidos anteriormente. Esta cifra parece a primera vista muy lejos de corresponder a una vida <<ilimitada>>, pero si calculamos la densidad media de población mundial para la fecha de agotamiento, hacia el año 2430, basándonos en la tasa de crecimiento actual, nos encontramos con que habría para entonces unas 194.562 personas por Km2. Pocas razones hay para dudar que, mucho antes de que se alcance este nivel, habrán intervenido algunos factores -hambre, epidemias, guerra nuclear o la pura razón- que reducirán la densidad de población a niveles más tolerables. Una demanda mundial de energía 100 veces superior a la de 1966 podría ser satisfecha utilizando los recursos geotérmicos inmediatamente disponibles durante un período de unos diez mil años. Con la introducción de mejoras en los métodos de explotación, aun sin entrañar líneas de ataque radicalmente nuevas, dicha vida podría aumentarse quizá unas cinco o seis veces.

La significación real de la energía geotérmica, para lo que resta del presente siglo, no radica tanto en su inmensa reserva energética como en su distribución casi universal. Contrariamente a lo que ocurre con la mayoría de los minerales y combustibles fósiles, la energía geotérmica no es monopolio de ningún país o región, sino que se encuentra a disposición de todos los que tengan ánimos y competencia para explotarla. El echo de que pueda producirse, en la cantidad requerida, en casi todos los lugares en los que sea necesaria, le proporciona un valor excepcional par el suministro de zonas de zonas de alta densidad de población y para la explotación de minas e industrias similares en regiones alejadas, inaccesibles o inhóspitas. Las aplicaciones generales de la energía geotérmica son esencialmente las mismas que las de la energía hidrotérmica anteriormente discutidas, pero sus características especiales sugieren algunos usos y producen algunas consecuencias que merece la pena mencionar, siquiera brevemente.

1.- Depósitos importantes de minerales se encuentran ubicados muy a menudo lejos de fuentes energéticas adecuadas, necesarias para su tratamiento y refinado. No es infrecuente, por tanto, que haya que transportar el mineral, en forma más o menos bruta -y, por consiguiente, voluminosa-, desde la mina a un lugar situado miles de Kms de distancia, donde puede disponerse de energía barata para concentrar el mineral y obtener el producto final, que luego es transportado a los mercados. Si se dispusiera de energía abundante y barata en la propia mina, podría enviarse el producto final directamente al mercado, o bien someterlo a nuevos procesos de tratamiento y fabricación, en una sola unidad, a bocamina. Más aún, mediante una planificación adecuada, podría ajustarse la vida de la fuente de energía geotérmica puesta en explotación, de modo que se emparejase con la vida del yacimiento mineral, con lo que se reducirían los costos a un mínimo, o bien podría alargarse la vida de dicha fuente, con el fin de suministrar energía a nuevas industrias capaces de absorber a las comunidades dependientes de la mina. Si el tratamiento requerido por el mineral sólo necesita calor a baja temperatura, éste podría obtenerse relativamente barato mediante perforaciones poco profundas, sin prejuzgar la posterior producción de calor a alta temperatura, para la generación de energía eléctrica u otros fines.

2.- En muchas partes del mundo, especialmente en los trópicos, la producción agrícola viene limitada principalmente por la escasa fertilidad del suelo o por falta de agua utilizable. Una fuente energética local que pudiera utilizarse para la fabricación de fertilizantes, por fijación de nitrógeno atmosférico, y para desalinizar o bombear los suministros de agua locales, podría mejorar radicalmente la producción de alimentos en la zona considerada, sin necesidad de importar combustibles ni materias primas.

3.- Regiones que son actualmente desérticas, pero potencialmente fértiles, podrían ponerse en producción y establecer en ellas comunidades agrícolas e industriales, mutuamente complementarias, utilizando la energía geotérmica para alumbrar aguas subterráneas, recarga las fuentes agotadas con agua del mar desalinizada y suministrar calor y energía eléctrica para hogares e industrias.

4.- En climas fríos, la producción de calor de origen geotérmico -mediante perforaciones poco profundas- es relativamente barata, pudiendo utilizarse para calefacción de viviendas e invernaderos, con miras estos últimos a la producción de frutas y verduras de alto contenido vitamínico.

5.- Si algún día llegan a establecerse instalaciones adecuadas en el fondo de las plataformas continentales, o en otras partes, para la explotación de yacimientos minerales u otros fines, la energía geotérmica puede proporcionar una fuente de calor, abundante, segura y conveniente, durante toda la vida de la instalación.

6.- Una consecuencia que cabe esperar de la perforación de pozos relativamente profundos, en numerosos puntos del globo, es la probabilidad, realmente muy grande, de que se descubran nuevos depósitos o yacimientos de minerales, así como también la mejora que supondrá en nuestros conocimientos sobre la estructura y geología de la corteza terrestre. El descubrimiento de nuevas fuentes de minerales, sobre todo en lo que respecta a la producción de metales, es un problema que pasará a tener una importancia primordial en las próximas décadas, puesto que los yacimientos de alta calidad ahora conocidos se irán agotando y la producción de metales esenciales se verá amenazada de escasez. Un yacimiento profundo puede ser explotado simultáneamente por su contenido mineral y por su contenido energético, estableciendo una zona de fragmentación en el yacimiento -cuando ello sea posible- mediante una explosión nuclear, y haciendo circular por ella disolventes apropiados para traer a la superficie, a la vez, calor y minerales útiles.

7.- Una fuente de energía ampliamente diseminada debe conducir a una distribución más uniforme de la población mundial al correr de los tiempos, una vez eliminada la necesidad imperiosa de apiñarse en torno a las fuentes de combustibles y de materias primas. Aunque las variaciones climáticas y la distribución irregular de algunos minerales esenciales tenderán siempre a producir ciertas diferencias, cabe pensar en un mundo de grupos bien equilibrados y más cerca de la autarquía, en el que los viajes y transportes estarán orientados preferentemente a fines educativos y culturales, más que al comercio.

8.- Y profundizando aún más en el tema, puede pensarse que acaso existan condiciones térmicas muy similares a las de la corteza terrestre en la luna y planetas interiores, ya que tanto su composición como su modo de formación parecen ser muy similares. Si esto llegara a demostrarse, los futuros poblados en estos cuerpos celestes podrían encontrar en la energía térmica cortical una fuente energética cómoda y abundante. Con los datos que ahora tenemos, parece muy improbable que puedan encontrarse combustibles fósiles de ninguna clase, y aun el uranio resultará muy caro de transportar desde la Tierra.

En conclusión, puede decidirse que la situación actual con respecto a la exploración del interior de la corteza terrestre no difiere mucho de la que existía en Europa, en la Edad Media, con respecto a la superficie de la Tierra, cuando Colón se propuso descubrir una nueva ruta hacia las Indias. Entonces, los océanos eran principalmente una fuente de tormentas, peligros y riquezas misteriosas, y el explorador se encontraba asistido -o entorpecido- por una maraña casi indescifrable de creencias teológicas y relatos de viajeros, por las observaciones y supersticiones de pescadores que rara vez osaban perder de vista la tierra firme, a no ser por accidente, y por las dudas y titubeos comprensibles de quienes habían de proporcionar dinero y equipo para la empresa. En la actualidad, casi toda la superficie terrestre ha sido bien explorada y topografiada con exactitud, y ciertamente ha demostrado ser una fuente de riquezas mucho mayor de lo que los primeros exploradores podían haber imaginado, pero, en cambio, sólo conocemos el interior de la corteza terrestre como fuente de terremotos desastrosos y de erupciones volcánicas, ninguno de los cuales ha sido comprendido bien todavía, ni explicado satisfactoriamente. También aquí el futuro explorador se ve asistido -o confundido- por las extrapolaciones y teorías de los geólogos, los relatos viajeros de los sismólogos, las escasas y a veces contradictorias observaciones de los vulcanólogos y geofísicos, las creencias y experiencia de mineros y perforadores que han penetrado unos cuantos kilómetros en el interior de la corteza, en unas cuantas zonas limitadas, y, finalmente, por las dudas y titubeos comprensibles de los que se espera han de proporcionar el dinero necesario para exploraciones más audaces. Existe ciertamente la promesa de una gran riqueza. Acaso la realidad supere nuestras esperanzas actuales.

LA ENERGÍA NUCLEAR

Los Primeros Tiempos

El descubrimiento de la energía nuclear se ha considerado uno de nuestros más grandes triunfos científicos y se lo ha atacado como el último pacto faustiano. La siguiente breve historia de la energía nuclear trae a la memoria la progresión de hechos (algunos grabados para siempre en el recuerdo, otros olvidados desde hace ya mucho tiempo), que dieron nacimiento a la energía nuclear. Un físico nuclear que es también un escritor de éxito nos explica la historia. (Boyd Norton).

A la fascinación y la mística se sumaba el hecho de que la bomba se había desarrollado como parte de un proyecto super secreto y el mundo la había conocido con las mortales detonaciones de Hirosima y Nagasaki. En 1945 todo parecía muy claro y simple: la fisión nuclear iba a convertirse en la fuente de energía del futuro. El genio que había creado la bomba atómica podría, fácilmente, hallar la forma de utilizar la energía nuclear sin riesgo para usos pacíficos.

El proceso de la fisión nuclear es imponente, hermoso, elemental y elegante; desciende hasta las mismísimas raíces del universo. El descubrimiento, exploración y empleo de la fisión nuclear es uno de los más grandes logros intelectuales de la humanidad.

FIGURA DE REACTOR DE AGUA HIRVIENTE (BWR)

Como Funciona un Reactor

¿Las plantas de energía nuclear pueden explotar como si fueran bombas atómicas?, la respuesta es no, porque los reactores comerciales de los Estados Unidos emplean uranio enriquecido sólo en un 3%, con un bajo contenido de U-235 para permitir una explosión, incluso una explosión deliberada. En cambio las plantas de energía nuclear liberan la energía almacenada en el átomo de uranio en forma lenta y controlada.

El corazón de una planta de energía nuclear es el núcleo del reactor, que consiste de 100 toneladas de uranio almacenadas en varas de 3,66 m ubicadas en forma vertical. Se puede regular la energía de los reactores nucleares insertando varas de control en el núcleo de uranio. Estas varas de control, hechas de compuestos de cadmio o boro, absorben los neutrones y pueden dominar una reacción en cadena. El más leve problema en el reactor hará que las varas de control se sumerjan automáticamente en el núcleo de uranio a alta velocidad (a esto se denomina “arada de emergencia” del reactor) y detendrán la reacción en cadena.

Se debe hacer circular continuamente en torno del núcleo agua u otro refrigerante para eliminar el enorme calor generado por el núcleo de uranio. Así como se quema carbón para producir electricidad, la fisión del uranio produce calor que transforma una corriente continua de agua refrigerante en vapor, y hace girar los álabes de una turbina, a altísimas velocidades. Luego, la energía de los álabes giratorios de la turbina se convierte en electricidad por un proceso denominado inducción, en la que una rueda metálica gira a través de un campo magnético (de la misma manera que los viejos faros de las bicicletas recibían su energía del movimiento giratorio de la rueda). El vapor vuelve a condenarse en agua y vuelve a circular en torno del núcleo.

Dos tipos de reactores dominan el campo de los reactores comerciales: el reactor de agua hirviente (Boiling water reactor-BWR) y el de agua presurizada (Presurized-water reactor-PWR). Ambos tipos de reactores enfrían el núcleo con agua común, por lo que se los llama reactores de agua liviana (LWR), pero de maneras diferentes. Los 72 reactores comerciales en operación que obtuvieron su licencia en 1982, en los Estados Unidos son PWR o BWR.

Electrostática

Como Funciona la Radiación

Aunque los científicos reconocen actualmente que no hay dosis “umbral” por debajo de las cuales la radiación sea absolutamente segura, sabemos que a través de la piel pueden pasar trillones de rayos, o bien pueden chocar contra las células del cuerpo sin causar daño permanente. El peligro potencial es que algunos de estos rayos interrumpen los delicados procesos químicos en los núcleos celulares, en donde los genes gobiernan los rayos genéticos. Si los rayos chocan con los átomos en las células, podrían separar rápidamente a los electrones de las capas de los átomos o desorganizar las moléculas en la célula, perturbando así el equilibrio eléctrico entre cargas positivas y creando partículas cargadas, iones. (En contraste, las ondas de radio, radar y televisión y la luz solar reciben el nombre de radiación no-ionizante porque los rayos son demasiado débiles como para trastornar los electrones de la capa del átomo.)

Estos iones pueden potencialmente causar estragos en las moléculas ADN que hacen nuestros genes y determinan nuestros rasgos genéticos. Las posibilidades son escasas, pero si los iones destruyeran la capacidad de la célula de controlar su propia reproducción e hicieran que se multiplicaran con excesiva rapidez, el resultado sería el cáncer. Si estos rayos pasaran a través de los ovarios o los testículos, una fracción minúscula de los iones creados como resultado de los rayos podría dañar los genes y causar mongolismo, fisura palatina u otras mutaciones en la descendencia. Hay por lo menos tres formas mayores de radiación: rayos alfa, beta y gama. Los rayos alfa (emitidos por muchos elementos transuránicos -más pesados que el uranio, como el plutonio- pueden viajar a sólo unos centímetros por el aire y los puede detener el papel higiénico. Los rayos beta sólo son electrones emitidos desde el núcleo de muchos productos de fisión. Pueden viajar unos pocos pies por el aire pero por lo general puede detenerlos la ropa. Los rayos gama son una forma de radiación electromagnética (como la luz, la radio y la TV) con frecuencias muy cortas. Los rayos gama enérgicas pueden penetrar varias pulgadas de acero. Por unidad de energía, el daño biológico es aproximadamente el mismo que los rayos beta y gama, mientras que los rayos alfa pueden causar de 10 a 12 veces más daño.

Distintos Métodos de Evacuación de Residuos Radiactivos

Como el combustible agotado de los reactores nucleares contiene una cantidad importante de uranio y plutonio fisionable no utilizado, se lo puede considerar como una potencial fuente de energía. Existen tres opciones para disponer del combustible agotado. La primera, una evacuación permanente; a esta opción se le conoce comúnmente como el “ciclo de desecho”. La segunda opción es almacenar temporariamente el combustible agotado, esperando la decisión que permitirá o no reprocesarlo. Si a fines de siglo nos decidiéramos a desarrollar reactores generadores para satisfacer las demandas de energía, sería prudente permanecer flexibles y considerar el reprocesamiento como una opción viable.

Se han propuesto y estudiado muchas técnicas de evacuación intrigantes, pero se descartó la mayoría por ser poco prácticas, ciertamente antes del año 2000. Enviar los residuos al espacio exterior sería muy costoso; y además, cualquier problema en el lanzamiento hace que esta operación sería inaceptable. El desarrollo de una tecnología de transmutación, que consiste en extraer los transuránicos de los remanentes de los residuos a través de un proceso especial y luego “quemarlos” en un reactor comercial o generador no está anticipado antes del año 2000, si es posible para entonces. Enterrar los residuos nucleares en las capas de hielo del Antártico plantea el problema de la estabilidad de las capas. El agua dentro y debajo de las capas de hielo podría transportar residuos a la biosfera y además las capas de hielo se quiebran aproximadamente cada 10000 años y el calor generado por los residuos podría provocar un derretimiento prematuro. El aislamiento bajo el lecho del mar, donde los residuos se colocan en gruesos sedimentos o en las rocas debajo del agua, es una posibilidad futura pero no hasta que no sepa más sobre las posibles corrientes termales o el comportamiento de cualquier sedimento o roca que pudiera hacer que los residuos regresaran a la biosfera. Otra posible técnica sería la de excavar fosas muy profundas (tanto como de 6000 m) para disponer de residuos líquidos altamente concentrados o sólidos. El calor de los residuos fundiría las rocas que los rodean; más tarde la roca volvería a solidificarse, y los residuos pasarían a ser parte integral de la estructura rocosa. Sin embargo, excavar fosas tan profundas para enterrar los recipientes de acero plantearía problemas prácticos y sería virtualmente imposible volver a desenterrar luego los residuos.

Aunque la tecnología demostrara estas técnicas de evacuación, no sería aceptables porque la política del actual gobierno establece que los residuos deben ser recuperables durante las primeras décadas. No sólo debemos poder recuperar los residuos en caso de una filtración sino además recuperar el valioso plutonio no utilizado en el combustible agotado, si ése fuera el residuo. A pesar de que varias de estas técnicas prometen convertirse en métodos de evacuación permanente en el futuro, la política de gobierno norteamericano ha eliminado todas las técnicas excepto una: la de enterrar los residuos en cavidades muy profundas en las formaciones geológicas tales como en estratos de sal, granito o basalto.

Los planos para la construcción de un depósito subterráneo son impresionantes. Se excavaría un sistema de túneles y dependencias de almacenaje a una profundidad de 600 m, conectados con la superficie por medio de unos tubos de ventilación. Si se reprocesa el combustible agotado, el residuo estaría contenido en forma sólida y almacenado en recipientes anticorrosivos que luego se situarían a diez metros de distancia en pozos cavados en el suelo de la instalación. El residuo anual de 400 plantas nucleares comerciales (que es el número de plantas que habría en los Estados Unidos si toda la electricidad se obtuviera de la energía nuclear) podría almacenarse en un área no mayor de medio kilómetro cuadrado. De hecho, 30 toneladas de combustible agotado de un reactor de 1000 megavatios operando durante un año, después del reprocesamiento quedarían reducido a dos metros cúbicos, cantidad que entraría con facilidad debajo de la mesa del comedor. La razón principal por la cual no se puede almacenar los residuos de manera tan compacta, que necesitaría ser almacenado dejando espacio entre los recipientes, es para enviar un aumento de calor inaceptable. Este calor se produce principalmente por desintegración de los productos de fisión y disminuye con rapidez durante los primeros siglos.

También se han llevado a cabo varios estudios para desarrollar envases contenedores que lograran aislar los residuos enterrados debajo de las centrales durante por lo menos 1.000 años. A pesar de que los productos de fisión de vida corta tales como el estroncio-90 y el cesio-137 poseen un gran riesgo de ingestión cuando se los saca del reactor; pasados los 1.000 años, el riesgo de ingestión disminuye por debajo del de un yacimiento natural de uranio.

Antes de que se coloque el residuo de alto nivel energético en el depósito, se lo mezclaría con otro material, como ser vidrio o cerámica, en una proporción de tres partes de este material por una de residuo. Para moldear y contener el residuo sólido se utilizarían recipientes de acero inoxidable de 30 centímetros de diámetro por 3 metros de largo, resistentes a la corrosión y al calor. El residuo producido por un reactor en un año de funcionamiento llenaría diez de estos recipientes. Luego se enterrarían estos recipientes debajo de la instalación. Posteriormente, se volverían a llenar todas las cavidades excavadas y los tubos con el material rocoso extraído, y se sellarían.

Los depósitos de sal son el principal candidato para la disposición de los residuos nucleares por varias razone. Pueden conducir el calor con rapidez fuera de los recipientes por la alta conductividad de calor de la sal. Además, se pueden extraer con facilidad las capas de sal y se cree que éstas no contienen agua subterránea que pudiera disolver la sal. Sin embargo, se plantean ciertos problemas potenciales sobre la estabilidad de larga duración de la sal sobre los cientos de miles de años, tales como esfuerzos mecánicos causados por el calor y cambios posibles en el régimen del agua subterránea, lo que ha suscitado interés en otros medios geológicos tales como el granito. Por otra parte, a pesar de que la sal posee la ventaja de conducir el calor fuera de los recipientes dos veces más rápido que el granito, la temperatura máxima que se desarrolle en el granito, sería de hecho inferior a la de la sal. Esto se debe a que el granito tiene una mayor capacidad para almacenar calor compensando por demás la alta conductividad de calor de la sal. Además una roca como el granito no posee los problemas de estabilidad mecánica o de migración que reducen el atractivo de los estratos de sal.

En la actualidad, el gobierno federal de los Estados Unidos está estudiando los lechos de sal cerca de Carlbad. Nuevo México, con la esperanza de poder establecer el primer emplazamiento de prueba del país para la evacuación de residuos para el año 1990. Bajo el proyecto Waste Isolation Pilot Plant (WIPP) (Planta Piloto para la Aislación de los Residuos), los científicos están estudiando una región de lechos de sal de más de 200 millones de años, para identificar unos ochenta kilómetros cuadrados que servirían para el emplazamiento de prueba. A pesar de que la WIPP está destinada al almacenamiento de residuos militares, el gobierno está considerando el uso de 20 acres para situar 1.000 equipos comerciales de combustible agotado o la cantidad producida por un reactor con 30 años de operación. La información que se obtenga de este experimento será utilizada en el proyecto de diseño de un depósito de sal para residuos comerciales. Problemas potenciales como el emplazamiento de Carlsbad son tema de discusión y estudios intensivos. La determinación de la aceptabilidad del emplazamiento, como del emplazamiento de cualquier depósito potencial, requerirá un estudio importante del sistema geológico y debe incluir además un estudio sobre todos los incidentes y procesos que pueden ejercer una influencia significativa sobre el mismo.

Mantener el Residuo Aislado

Una vez que se ha vuelto a rellenar el depósito y se lo ha sellado para un aislamiento permanente, la radiactividad del residuo podría volver a la superficie de la tierra si la masa rocosa que contiene el residuo se moviera o se lo desenterrara, o si se disolviera y regresara a la biosfera transportado por las aguas subterráneas que se filtrarían por las fisuras y los poros de las rocas. Cualquier proceso natural como la erosión, la erupción volcánica y el impacto de un meteorito, o actividades desarrolladas por el hombre como la excavación para hallar recursos minerales podría llegar a exponernos al residuo enterrado. Para evitar que esto suceda, se necesitan establecer pautas severas para reducir considerablemente la probabilidad de que se rompa el depósito. De acuerdo con estos criterios, el depósito estará situado en áreas donde no se registre actividad volcánica, por ejemplo, y que la excavación sea lo bastante profunda como para evitar que la erosión de la superficie o el impacto de un meteorito pudiera desenterrar radinúclidos del depósito subterráneo. La posibilidad de un accidente humano, como una excavación, sería remota si el terreno estuviera tan desprovisto de minerales que no resultara atractivo para futuras generaciones como fuente de recursos minerales.

Cuando oímos por primera vez que el residuo nuclear debía quedar aislado durante miles de años parecía una tarea casi imposible para cualquier institución humana. Sin embargo, debemos destacar que a pesar de que la escala temporal para las instituciones en la tierra se mide en décadas, la escala temporal para los procesos geológicos se mide en millones de años. El único reactor nuclear natural que se conoce en el mundo se halla situado en la República de Gabón, en Africa occidental. La presencia de productos de fisión en el depósito de uranio de Oklo es prueba convincente de que alguna vez operó allí un reactor natural, aproximadamente hace dos mil millones de años. El agua subterránea, al parecer, saturó un cuerpo de uranio y moderó los neutrones generados en el mineral, creando una pequeña reacción nuclear en cadena. La mayoría de los radionúclidos permaneció inmóvil en el uranio a pesar de que el reactor nuclear duró cientos de miles de años y creó una distribución completa de productos de fisión. Este ejemplo demuestra la poca movilidad de los radionúclidos en la naturaleza. Claro que las condiciones en un verdadero depósito no serían idénticas y cada emplazamiento debe ser estudiado por separado.

Todos parecen estar de acuerdo en que el agua es el vehículo con más probabilidades para transportar residuos desde una instalación subterránea sellada hasta la superficie. Sin embargo, éste no es proceso fácil. En primer lugar, los recipientes tendrían que corroerse o desintegrarse antes de que el residuo se filtrara. Luego, el residuo tendría que disolverse en agua y por último, el agua subterránea tendría que transportarlo nuevamente a la superficie. El residuo quedará en efecto aislado si los productos radiactivos se transportan con tanta lentitud que antes de llegar a la superficie tendrán niveles inocuos de radiactividad. Como el agua subterránea plantea una de las amenazas más importantes, se han desarrollado y demostrado métodos para estudiar la compleja interacción entre el agua subterránea y los medios geológicos por los cuales se mueve. La comprensión lograda a través del estudio de los emplazamientos genéricos puede aplicarse también a los emplazamientos específicos propuestos.

Los riesgos potenciales del residuo nuclear dependen de tres aspectos importantes: primero, cuántos productos radiactivos se liberan del residuo y se disuelven en el agua; segundo, hasta dónde y a qué velocidad se mueve el agua subterránea mientras se dirige hacia la superficie; tercero, cuánto se puede retardar el movimiento de los radionúclidos por interacciones químicas con el medio geológico. Cualquiera de estos tres aspectos puede controlar por sí mismo los riesgos del residuo. Por ejemplo, si el residuo fuera totalmente estable e inerte, no habría ningún radionúclido que pudiera ser transportado por el agua subterránea. Ahora bien, si el agua subterránea se moviera con mucha lentitud y el camino hasta la superficie fuera bastante extenso, cualquier producto radiactivo disuelto en el agua se desintegraría a niveles inuocos antes de llegar a la superficie. Por último, si las rocas a través de las cuales se moviera el agua subterránea retardaran el movimiento del residuo por medio de procesos químicos u otros, los radionúclidos quedarían inmovilizados y por lo tanto no llegarían a la biosfera.

La elección de la forma del residuo, ya sea vidrio, cerámica o roca sintética, ejercerá una influencia importante en el transporte de los radionúclidos. Debido a ello, se ha tenido mucho cuidado en la elección de una forma de residuo de larga estabilidad. Se realizaron varios estudios sobre el desarrollo de formas de residuos que serían inertes durante los primeros 1.000 años (cuando los productos de fisión representan el mayor riesgo) y que luego tendrían pocas filtraciones. En otras palabras, aunque una forma residual se rompiera, la limitada solubilidad de los radionúclidos en el agua subterránea disminuiría la velocidad a la que se alejan del depósito de disposición.

Para estos radionúclidos que están disueltos y son transportados existe otro factor importante que retarda considerablemente la ascensión del residuo: la absorción o el intercambio de iones, proceso por el cual se retarda el movimiento de los productos de fisión a través de la superficie subterránea porque los iones quedan atrapados por las rocas. Normalmente, la absorción reducirá la velocidad promedio de los radionúclidos mucho más que el agua subterránea. El fenómeno de Oklo demuestra que es posible. La migración de plutonio en el agua subterránea, por ejemplo, sería retardada por un factor de aproximadamente 10.000-100.000 debido a la absorción de las rocas. Científicos de distintos laboratorios nacionales norteamericanos, al igual que grupos de estudio independientes, han demostrado que aun en el caso de que el agua subterránea rompiera el depósito y disolviera los radionúclidos del residuo, les llevaría varios cientos de miles de años moverse de un emplazamiento cuidadosamente elegido y diseñado para llegar a la superficie, mucho después de que el riesgo de ingestión ya no representara un problema importante para la salud de la población.

Calor Radiactivo

El calor generado en el depósito geológico por la desintegración de los productos de fisión sólo plantea un problema para los primeros siglos. Durante este período el contenido del emplazamiento de disposición subterránea estará sujeto a grandes esfuerzos por los cambios termales, mecánicos y químicos.

Los críticos señalan que un calor excesivo podría ocasionar fracturas en las rocas circundantes y por lo tanto reducir su habilidad para impedir la migración del agua subterránea. Sin embargo existen varias y simples maneras e controlar la acumulación de calor. Primero, se puede almacenar el residuo y guardarlo durante varios años antes de enterrarlo, lo que reducirá el calor generado por el mismo. Por ejemplo, un recipiente típico de un año genera alrededor de 25 kilovatios de calor. Un recipiente de diez años, genera sólo un décimo de esa cantidad, 3,4 kilovatios. La temperatura de un bote de residuo enterrada en roca cristalina común podría alcanzar los 1.000ºC con un residuo joven durante el primer año; en cambio, la temperatura de un bote de residuo de diez años sería mucho menor, aproximadamente 250ºC. Segundo, el calor generado por un bote de residuo radiactivo se puede controlar diluyendo la concentración residual en cada uno de los recipientes; por ejemplo, aumentando la proporción de vidrio en el residuo de cada recipiente. Finalmente, aumentando sólo el espacio entre los recipientes en la cavidad, la temperatura del recipiente y de las rocas que lo rodean disminuirá considerablemente. Al aumentar la separación de recipientes de diez años, de cinco metros a diez, se reducirá la temperatura máxima de las paredes del recipiente desde los 700ºC hasta los 400ºC.

El calor generado por los recipientes en los estratos de sal causaría otro problema porque haría migrar pequeñas cantidades de solución salina (que ocurren naturalmente en los lechos de sal) hacia la fuente de calor. Esta solución salina ocupa alrededor de un 0,5% de la sal por peso en estos lechos; y originariamente, estaba atrapada en la sal hace cientos de miles de años, cuando la sal se precipitó fuera de los océanos. Esta solución salina rodeará las paredes de los recipientes y las corroerá, exponiendo así el residuo al agua subterránea que pueda entrar en el emplazamiento subterráneo. Se puede reducir en parte este problema utilizando recipientes de acero inoxidable que resisten a la corrosión o la retardan. La solución salina no representa una amenaza de larga duración ya que no se da en la cantidad suficiente como para transportar el residuo hasta la superficie.

¿Hacia Donde Vamos?

En 1981, aviones israelíes bombardearon un reactor nuclear de investigación en Bagdad, Irak. Israel defendió el ataque llamándolo un acto de “auto-defensa nacional” porque, según Israel, Irak planeaba utilizar el combustible nuclear para fabricar bombas. Los árabes respondieron que el acto era chantaje nuclear por que los israelíes ya habían desarrollado un programa nuclear y tenían el plutonio suficiente como para construir varias bombas atómicas. El incidente no sólo señaló en forma dramática las intensas luchas internas y los intereses petroleros en el Medio Oriente sino que también recalcó la consecuencia política de desarrollar tecnología nuclear en el mundo: la proliferación de armas nucleares. En la historia de la humanidad, ninguna tecnología tuvo tantas controversias o fue tan vital como la energía nuclear. Esto se debe a que la energía nuclear toca las dos cuestiones fundamentales que dominan esta década: la cuestión de la guerra y la paz, y la crisis energética.

Un estudio cuidadoso demuestra que estas dos cuestiones están íntimamente ligadas en la red de relaciones internacionales. Por ejemplo, en la actualidad se acepta el hecho de que la falta de energía y la consecuente lucha por el petróleo de Medio Oriente aumentarían las posibilidades de una guerra. Esta sola razón convenció a muchos políticos de que una abundancia de energía, en particular de energía nuclear, aliviaría las tensiones internacionales creadas por un escaso suministro energético.

También podría decirse que la presencia de la tecnología nuclear en el mundo, en especial la presencia de centros reprocesadores, provocaría la proliferación de plutonio en regiones inestables del mundo. La posibilidad de que enfrentamientos menores pudieran convertirse en mayores aumentará, inevitablemente, a medida que el plutonio apto para la construcción de armamentos esté a disposición de un mayor grupo de naciones.

El hecho de continuar desarrollando esta tecnología debería determinarse sobre la base de estos factores globales. A veces, las consideraciones políticas hacen caso omiso de decisiones comerciales prudentes sobre dónde y cómo comercializar la tecnología. Después de que India hizo estallar una bomba nuclear en 1974, la industria nuclear aceptó que cualquier nación que posea la suficiente tecnología podría fabricar un dispositivo nuclear utilizando el combustible comercial agotado. Aunque se pueden introducir dispositivos de seguridad para impedir el robo de combustible reprocesado (por ejemplo, inutilizar el plutonio con sustancias fuertemente radiactivas), el problema de la proliferación de armas nucleares es una cuestión política y no necesariamente técnica.

Del mismo modo, en el frente norteamericano, el veredicto final sobre energía nuclear se decidirá sobre la base de consideraciones políticas tales como la opinión pública, y no por una apreciación técnica sobre la energía nuclear. Por ejemplo, si pudiera probarse en forma objetiva que los reactores nucleares son mucho más seguros que otras tecnologías energéticas, si el público no considera que los beneficios superan a los riesgos, la oposición política a la tecnología nuclear podría destruir la industria; obsérvese cómo, por ejemplo, la oposición del público a los emplazamientos de disposición de residuos nucleares en todo el país ha dejado sin efecto, hasta el presente, cualquier intento de iniciar un programa para la disposición de residuos a largo plazo. Aun si rigurosos dispositivos de seguridad y estudios intensivos pueden demostrar que una fusión resulta virtualmente imposible, o que se puede aislar el residuo nuclear durante cientos de miles de años, en el análisis final es la percepción del público de estos riesgos la que determinará el destino de la energía nuclear.

Es así, que en la primera parte de ese capítulo, pedimos a dos distinguidos expositores que analicen las ramificaciones políticas y sociales de la tecnología nuclear, tanto en los Estados Unidos como en otros países. ¿Si tomamos en cuenta nuestros conocimientos y los progresos logrados hasta ahora, hacia dónde vamos?

Según Alvin M. Weinberg, exdirector del Oak Ridge National Laboratory, se pueden resolver todos los problemas técnicos concernientes a los reactores nucleares, e incluso ofrece una propuesta para el emplazamiento de los reactores en el futuro. Nuestra capacidad para seguir adelante con la energía nuclear dependerá de la actitud del público hacia esta tecnología; si las personas no pueden aprender a vivir con el riesgo, el doctor Weinberg duda que la energía nuclear en el ámbito comercial sobreviva este siglo. En este capítulo, el doctor Weinberg explica las razones por las cuales cree que las consecuencias por no desarrollar la próxima generación de reactores nucleares (la del reactor generador, con una cantidad inagotable de energía derivada del plutonio) serán mucho peores que los pocos problemas solucionables que puedan presentarse con el desarrollo de la energía nuclear.

Richard Falk, profesor de derecho internacional en Princeton University, tiene una visión más pesimista sobre el futuro papel de la energía nuclear. El doctor Falk opina que la energía nuclear y las armas nucleares son inseparables. Como la bomba ya ha proliferado en varias naciones, el doctor cree que cualquier intento por controlar la proliferación de armas nucleares será en extremo difícil. Cualquier grupo de terroristas o cualquier nación puede tomar atajos para construir bombas. Para el doctor Falk la elección es obvia porque los intereses son demasiado altos: proseguir con el desarrollo del reactor de agua liviana o el generador, lo que aumentaría el número de armas nucleares o renunciar a todo tipo de energía nuclear -comercial y militar- y comenzar a dar los primeros pasos hacia la total desnuclearización.

El doctor Weinberg y el doctor Falk, que basan sus conclusiones sobre la misma información, poseen puntos de vista diferentes sobre cómo debemos proceder con la energía nuclear. Pero en el debate nuclear está en juego algo más que el futuro de la tecnología: nuestras vidas se verán afectadas por las opciones energéticas que elijamos y por la forma en que las llevemos a cabo. Al igual que John Gofman cree que la contaminación afecta sus derechos individuales, Bernard Cohen afirma que vivir sin la suficiente energía le provocaría más inconvenientes que vivir con las pocas desventajas que cree acompañan a la energía nuclear. Como sucede con cualquier tecnología, como la energía nuclear no es totalmente segura, se debe terminar un procedimiento político para que el público pueda decidir si los riesgos sobrepasan los beneficios.

Cómo llegar a dicho procedimiento es una cuestión muy compleja, que necesita tomar en cuenta distintas opiniones políticas sobre los derechos individuales, el proceso industrial y el significado de la democracia, al igual que consideraciones técnicas como la suficiencia del ECCS o la adhesión a las normas de radiación. Una queja muy oída es que los opositores a la energía nuclear utilizan la cuestión como vehículo para luchar en contra del crecimiento económico y el capitalismo. Es imposible generalizar porque cada vez es más evidente que no todos los críticos de la energía nuclear están a favor de la desaparición de dicha tecnología.

Sin embargo, es verdad que la energía nuclear se ha convertido en un “caballo de troya” para algunos activistas para poder promover un cambio social y político en nuestra sociedad. Lo demuestra el hecho de que afirmen que seguirán oponiéndose a la energía nuclear aunque se demuestre que es segura, limpia y eficiente. La energía nuclear no es en sí el centro de la cuestión sino lo que parece representar para muchos activistas: riqueza y poder. Y así, cerramos este capítulo explorando quizás una de las cuestiones más decisivas de la controversia nuclear: ¿existe un programa oculto?.

El Futuro de la Energía Nuclear

La energía nuclear quizás sea la energía con más futuro en la tierra por la gran cantidad de energía que produce la fisión y los relativos, bajos residuos. Pero aunque son pocos residuos, producen o pueden producir una gran contaminación, como ya hemos visto. Solucionando los residuos sería excepcional.

20.000 MILLÓNS PARA A MELLORA ELÉCTRICA

A enerxía eléctrica constitúe un factor indispensable na sociedade actual. O actual goberno galego tentou desde o primeiro momento mellora-la subministración a todolos cidadáns, para o que desemvolveu o Plan de Mellora Eléctrica de Galicia (Plan Mega), no que xa leva investidos preto de 20.000 millóns de pesetas.

A última iniciativa posta en marcha para a mellora da subministración eléctrica de Galicia é o convenio asinado entre a Xunta e o Ministerio de Industria e Enerxía. A través desta colaboración, investiranse 18.000 millóns de pesetas durante os vindeiros anos para acometer obras na rede de media e baixa tensión.

Ademais, a Xunta de Galicia manterá as axudas ós pequenos distribuidores de enerxía eléctrica. Para anos sucesivos, estableceranse liñas de axuda a obras de modificación de liñas eléctricas que entorpezan o crecemento das cidades, que estean situadas en cascos históricos e outras de especial interese social.

GAS NATURAL E PARQUES EÓLICOS, ENERXÍA LIMPA PARA GALICIA.

Incidirán en la creación de miles de novos postos de traballo.

A enerxía é un elemento fundamental no desenvolvemento de calquera sociedade. Galicia estase a incorporar ás novas tendencias coa dotación do gas natural ás sete grandes cidades antes de que remate o presente ano e ten en proxecto a implantación de 150 parques eólicos.

Antes de que remate 1997, o gas natural chegará ás sete grandes cidades galegas e as súas áreas metropolitanas. As obras do gasoducto Vilalva-Tui, que comenzaron o 25 de xuño de 1996 e dotarán a Galicia dunha nova fonte de enerxía limpa e económica, consistirán na construcción dunha rede de 668 quilómetros, nos que se investirán 10.700 millóns de pesetas.

Esta nova fonte de enerxía sopón un paso importante para o avance da industria galega e un elemento de aforro e comodidade nos fogares galegos.

Neste momento, xa dispoñen de aire propanado, paso previo á distribución posterior de gas natural, Santiago de Compostela e Lugo, estando prevista a inminente posta en marcha da provisión en Ourense e Ferrol.

Dez Planos Eólicos

A forza do vento está considerada por moitos países como a enerxía do futuro. A Xunta de Galicia ten aprobados dez plans eólicos estratexicos, que permitirán a implantación de 150 parques eólicos na comunidade Galega, dos que xa están en funcionamento os de Malpica e A Capelada.

O investimento global que representará o desemvolvemento do Plan Eólico cífrase en 380.000 recaerán directamente na comunidade Galega, e suporá unha creación de 5.000 empregos directos. Desta forma, acadarase o obxectivo da Xunta de Galicia de que o aproveitamento dun recurso autóctono permita un beneficio ós seus posuidores, neste caso tódolos galegos.

Ó remate do presente ano, estarán instaladas máis de 85 torres de investigación de recursos eólicos, (sete deles xa en funcionamento) e estarán en tramitación outros seis.

Electrostática

1.200.000 metros cuadrados de solo industrial

A comunidade galega dispón na actualidade de solo industrial en cantidade e calidade empresas.

Desde o ano 1990, a Xunta de Galicia creou un total de 13 parques empresariais, ademais de atoparse en construcción ou planeamento outros 19 recintos. Isto supuxo a construcción de 1.200.000 metros cadrados de solo industrial e un investimento de 9.000 millóns de pesetas.

Na actualidade, atópase vendido ou reservado o 57 por cento da superficie total dos parques e máis da metade das 638 parcelas. Así mesmo, no desenvolvemento da política de solo empresarial asináronse convenios cun total de 37 concellos, afectando a máis de oito millóns de metros cadrados de superficie.

Viento Fresco para España

Después de mucho tiempo de abandono, la energía eólica está empezando a cuajar en nuestro país. Ya existen varias empresas que con tecnología estrictamente nacional están en condiciones de suministrar aerogeneradores de media potencia, entre 30 y 50 kilowatios, con niveles de fiabilidad, rendimiento y precio equivalente a los productos internacionales del mismo rango. Pero estos fabricantes, auténticos pioneros en la industria eólica en España, no se encuentran solos. Cuentan con el apoyo incondicional del IDEA (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía), organismo dependiente del Ministerio de Industria y Energía que fomenta con subvenciones y otras actuaciones la explotación del enorme potencial eólico de nuestra geografía. Bajo su patrocinio funcionan seis parques, con un total de 64 máquinas, repartidos en diferentes emplazamientos y con una potencia media de 300 kilowatios cada uno. Pero los proyectos para el futuro son más ambiciosos: ya se ha iniciado los estudios para la instalación de dos centrales de 20 megawatios en Tenerife y Gran Canaria, así como un tercer sistema para la isla de hierro.

ASÍ SE EXPLOTA LA ENERGÍA DE LOS OCÉANOS

KILOVATIOS A MARES

Las mareas, las olas y el calor de los océanos albergan reservas energéticas inagotables. Lo difícil es domesticar su fuerza salvaje para convertirla en electricidad, un reto en el que se han empeñado ingenieros y científicos de prácticamente todos los países.

En el mundo actual, la energía, bajo cualquiera de sus formas, es el motor principal de la economía. Desde que la Revolución Industrial diera el pistoletazo de salida, el consumo energético no ha hecho más que aumentar, al principio a un ritmo exponencial, luego más lentamente. Con todo, se calcula que en nuestros tiempos dicho consumo se duplica cada diez años. Por ello no es de extrañar que todos los países intenten diversificar sus fuentes, tanto para asegurar un suministro continuo a salvo de los vaivenes de la política internacional, como para aprovechar al máximo los recursos nacionales y no depender de importaciones. Y tampoco hay que olvidar que las reservas de combustible no renovable, como el petróleo, se agotarán algún día.

Entre las alternativas que se barajan, junto con la energía solar y la eólica, destaca el aprovechamiento del potencial energético que almacenan los mares. En efecto, las gigantescas masas de agua que cubren nuestro planeta en sus dos terceras partes constituyen el mayor colector de energía solar que imaginarse pueda. Los rayos del sol que reciben no sólo se encargan de recalentar las capas superiores, sino que también, cuando el agua se evapora, ponen en movimiento la maquinaria de los vientos. Azotada por éstos, la superficie marina comienza a formar olas que pueden llegar a ser extraordinariamente energéticas. Por otro lado, las mareas originadas por la atracción lunar y que con un intervalo de doce horas y veinticinco minutos se estrellan contra los continentes también representan una tentadora oferta energética.

Aumentar los rendimientos, objetivo prioritario

En su conjunto todas estas fuentes podrían proporcionar mucha más energía de lo que la humanidad vaya nunca a necesitar. La cuestión estriba en cómo aprovechar estas inmensas reservas. Son muchos los experimentos que en este sentido se llevan a cabo en todo el mundo, aunque todavía no se a desarrollado un sistema eficaz para su explotación comercial a gran escala. Por lo pronto, el afán de los científicos se concentra en reducir al máximo los gastos de mantenimiento de tales convertidores de energía potencial en cinética, a la par que en aumentar cada vez más su rendimiento neto.

Pero comencemos desde el principio. En el gran circuito hidráulico de la Tierra, los ríos son el vehículo de retorno del agua evaporada, que después de condensarse y caer sobre los continentes en forma de lluvia, regresa al mar, el gran evaporador. El hombre aprovechó pronto este movimiento circular activado por el sol colocando norias y molinos en los cursos fluviales.

Sin embargo, no fue hasta mediados del siglo pasado cuando, con el avance de la electricidad, la energía hidráulica adquirió verdadera importancia. Los ingenieros empezaron a construir presas para almacenar el agua de los ríos y hacerla caer sobre turbinas cada vez más perfectas. También se perfeccionaban los generadores, primero constituidos por dinamos y luego por grandes alternadores. Hoy, más de cien años después, la geografía de los países industrializados - donde el consumo de electricidad es mayor - se encuentra salpicada de embalses de todos los tamaños y surcada por líneas de alta tensión.

Estas centrales hidroeléctricas suministran alrededor de un diez por ciento de toda la energía eléctrica que se consume en el mundo. Y, aunque parezca relativamente poco, en las regiones más desarrolladas y pobladas -como en general en toda Europa- la capacidad de construcción de nuevas centrales está prácticamente agotada, por la falta material de espacio. No es éste el caso de las regiones en vías de desarrollo, donde la explotación de este tipo de energía todavía es muy ampliable. Un buen ejemplo de ello lo constituye la nueva central de Itaipú, en la frontera entre Brasil y Uruguay, con una potencia instalada de 12.000 MW, aproximadamente como doce centrales nucleares del tamaño de la de Trillo (Guadalajara).

Extraer la energía que atesoran los océanos resulta bastante más complicado que en el caso de los ya tradicionales saltos de agua, aunque la idea de sacar beneficio del mar bajo la forma de trabajo no es nueva. En el siglo XII ya se conocían los molimos marinos y según algunos autores incluso antes. En lugar de colocar las ruedas aspadas en los cursos fluviales, se instalaban en las entradas de bahías estrechas a lo largo de la costa atlántica, allí donde las mareas eran más fuertes: el flujo y reflujo de las aguas movían las piedras de moler. Pero los pioneros en la explotación moderna de las reservas marinas fueron los habitantes de Husum, una pequeña isla Alemana en el mar del Norte. Durante la Primera Guerra Mundial se las ingeniaron para adaptar a unas piscinas de cultivo de ostras que estaban en conexión con el mar abierto un minigenerador eléctrico cuya turbina accionaban las mareas. La electricidad producida bastaba para abastecer un amplio grupo de casas.

Mucho más tarde, los franceses se atrevieron a construir la primera central mareomotriz con conexión a la red nacional. En 1967 quedó inaugurada la instalación: un dique de setecientos metros de longitud, con 24 turbinas y 240 MW de potencia nominal, que cierra la profunda desembocadura del río Rance en Bretaña. Tan solo un año después, los soviéticos siguieron el ejemplo galo instalando cerca de Murmansk, en el mar de Barents, una central piloto de 20 MW, que había sido concebida como el preludio de una serie de proyectos mamut. Se habló incluso de una planta mareomotriz de 100.000 MW, que exigiría la construcción de un dique de más de cien kilómetros de largo. Finalmente, el Kremlin dio marcha atrás al conducir su política energética por el camino de la fisión nuclear.

Straflo: una nueva turbina para evitar turbulencias

Vientos más frescos soplan desde Canadá. En 1984 conectaron a la red nacional un objeto de ensayo de 20 MW localizado en la bahía de Fundy. Lo novedoso en esta instalación es el empleo de turbinas straflo (acrónimo que viene de straight flow: flujo recto), en las que el rotor del alternador ya no se instala a continuación del propio eje de la turbina, sino fuera, fijado a los extremos de los álabes en el exterior del canal del flujo. La ventaja del nuevo sistema es que el voluminoso generador ya no se interpone en el flujo de agua, sino que circunda el canal de siete metros de diámetro, mejorando el rendimiento del conjunto. Por otro lado, su simplicidad permite reducir los costes de construcción en un tercio respecto a las turbinas convencionales. En el caso de que la turbina Straflo supere con éxito las pruebas, a finales de siglo podría levantarse en la bahía de Fundy, donde el desfase entre mareas bate el récord mundial con un desnivel de veinte metros, una gigantesca central maremotriz con una potencia nominal de 5.500 MW.

Los británicos parece ser que quieren llegar más lejos aún. Un dique de 16 kilómetros de longitud instalado en la desembocadura del río Severn, cerca de Bristol, que alberga 192 turbinas Straflo podría generar 7.500 MW, suficiente para cubrir el seis por ciento del consuno nacional. El proyecto podría poder quedar terminado en trece años y daría trabajo a 44.000 personas durante ese periodo.

Según algunos estudios, la instalación de centrales mareomotrices en todos los estuarios donde el desnivel entre mareas supere los cinco metros y al mismo tiempo la constitución geológica y topográfica del terreno permita la edificación de los correspondientes diques, bastaría para cubrir la cuarta parte del consumo eléctrico mundial. Más sorprendentes aún son las previsiones respecto al aprovechamiento energético del movimiento ondulatorio de las olas: si se aclaran frente a todas las costas del mundo largas sucesiones de este tipo de convertidores de energía, las centrales convencionales, incluyendo térmicas y nucleares, podrían cerrar definitivamente.

Por supuesto, este cálculo no es más que un juego de números en el que se han tenido en cuenta la altura media de las olas, su longitud y el perímetro total de los litorales. Llevarlo a la práctica resultaría lógicamente imposible. Esto tampoco significa que haya que desdeñar el oleaje como fuente de energética, aunque solo sea aprovechable a pequeña escala. La energía transportada por una ola de tres metros oscila entre 25 y 40 KW por metro de frente. Lo difícil es transformarla en electricidad con pocas pérdidas. Los dispositivos convertidores diseñados hasta la fecha todavía tienen, por lo general, un rendimiento muy pobre. Y no será por falta de ideas: desde 1890 y sólo en Gran Bretaña se han concedido más de 350 patentes de artilugios para convertir la fuerza de las olas en trabajo.

La mayoría de ellos aplican el mismo principio: la ola presiona sobre un cuerpo hueco y comprime en él aire o un líquido que mueve una turbina conectada al generador. Casi ninguno a conseguido salir de la piscina de ensayos para enfrentarse a la bravura de los mares, aunque existen honrosas excepciones. Una de ellas es la central experimental de Kaimei, una balsa de 80 por 12 metros provista de turbinas verticales que desde 1979 funciona frente a la costa japonesa suministrando a la red nacional una potencia de 2MW.

Minicentrales Construidas a Medida del Cliente

En Noruega, cuyas costas son batidas constantemente por poderosas olas, se construyó en 1985 en una isla cerca de Bergen una minicentral basada también en el principio del cuerpo hueco, pero que a diferencia de la mayoría de los convertidores no flota en el mar, sino que se encuentra firmemente anclada a un acantilado. La potencia nominal es de 0,5 MW, bastante para abastecer una pequeña colonia de cincuenta casas. La instalación consiste en un cilindro de hormigón dispuesto verticalmente y alojado en un nicho de diez por diez metros abierto con explosivos en el acantilado. Por la parte inferior del cilindro, semisumergida bajo el mar, penetran con virulencia las olas, que desplazan hacia arriba, comprimiéndolo, el aire contenido en la columna. Este sale por la boca superior del cilindro después de impulsar la turbina allí montada. El movimiento rítmico del oleaje asegura que la turbina gire ininterrumpidamente generando electricidad de modo constante.

La misma empresa noruega comercializa desde 1986 otro sistema no menos interesante que el anterior. La planta prototipo fue construida en terrenos contiguos para unificar las vías de acceso y los instrumentos de medida. Se trata de un pequeño embalse situado a unos tres metros por encima del nivel de éste, diferencia suficiente para encauzar un salto de agua que acciona una turbina. Un canal de cemento ahusado que arranca del mar y asciende en suave pendiente hasta el interior del estanque asegura el suministro de agua constante. Las paredes del canal tienen en todos los puntos la misma altura, la del nivel del líquido almacenado, para no permitir que se escape. Las olas entran por la abertura o colector y su propia fuerza las hace ascender por el canal hasta el embalse. Lo más llamativo del sistema es su sencillez y bajo precio: no hay partes móviles sujetas a desgaste y el grupo generador, incluida la turbina, es de tipo convencional. La planta piloto tiene una potencia de hasta 300 MW, según las necesidades del cliente.

Pero el proyecto más original de todos es sin duda el dirigido por Stephen Salter y su equipo en la universidad de Edimburgo. Todavía no ha sido llevado a la práctica, aunque se han efectuado numerosas pruebas con modelos a escala en el lago Ness. El llamado pato de Salter consiste en un flotador alargado cuya sección tiene forma de pera. La parte más ancha, redondeada, se coloca haciendo frente a las olas y en la más estrecha se alojan cuatro giróscopos. El ritmo acompasado del oleaje provoca el balanceo vigoroso de los giróscopos, en virtud de un fenómeno físico conocido por precesión. Este movimiento resulta ideal par accionar una bomba de aceite, con el que se impulsa una turbina. La energía así obtenida se puede utilizar para generar electricidad o bien para, en periodos de máximo oleaje es débil.

En el proyecto original los patos tienen el tamaño de una casa unifamiliar y los giróscopos pesan 17 toneladas cada uno, pero todavía no se ha acometido su construcción. El rendimiento de estos ingenios promete ser muy bueno, pues son capaces de transformar el 80 % de la energía transportada por las olas.

Mientras que el desarrollo de sistemas de obtención de electricidad a partir de las olas ha estado caracterizado por lo general por el tesón y la generosidad de inventores individuales, las centrales térmicas marinas han tenido mejor suerte. Por lo menos al principio, cuando a raíz del encarecimiento del petróleo el gobierno de los Estados Unidos subvencionaba con jugosas cantidades a diversas empresas, incluida la poderosa firma aeroespacial Loockheed, para desarrollar prototipos. Más tarde, ya en la era Reagan, tal financiación quedó truncada al volver a bajar los precios de los crudos.

Sin embargo, el pionero en esta técnica también fue el inventor solitario y voluntarioso, que murió arruinado sin conseguir el objetivo de su vida: construir una central térmica marina que produjera energía eléctrica neta. Nos referimos al científico francés George Claude, quien en la década de los treinta invirtió toda su fortuna, ganada gracias a la invención del tubo luminoso de neón, en dos prototipos, ubicados uno en la bahía de Matanzas, en Cuba, y otro a bordo de una barcaza frente a las costas de Brasil. Sus intentos acabaron en fracaso, pero su ingeniosa idea fue retomada por otros.

La técnica se conoce por las siglas OTEC (Ocean Thermic Energy Conversion) y consiste en aprovechar la diferencia de temperaturas entre el agua caliente de la superficie y el agua fría de las profundidades tal y como lo haría una bomba de calor, máquina que ya se conocía hace un siglo. Para ello, es necesario un líquido operante con bajo punto de ebullición, como el amoniaco, el freón o el propano, capaz de evaporarse al contacto con el agua caliente de la superficie - vapor que mueve las turbinas - y volver a condensarse rápidamente con el frío del agua bombeada de las profundidades.

El proyecto OTEC más espectacular y ambicioso diseñado hasta la fecha fue dirigido a principios de los setenta por la compañía Loockheed y abandonado más tarde por falta de perspectivas rentables.

La gigantesca central - del tamaño de un superpetrolero de 300.000 toneladas - flotaría en el mar como un iceberg, del que tan sólo sobresaldría una torre de acceso de dieciséis metros; el resto permanecería sumergido. Por la parte inferior de la estructura penderían las tuberías - de 500 a 700 metros de longitud - para succionar agua fría. El rendimiento neto de la planta no sería muy alto, aproximadamente un tres por ciento, debido sobre todo al gasto energético que significa el bombear el agua desde tanta profundidad, pero aún así los cuatro generadores de la central proporcionarían una potencia total de 60 MW.

Algunas Centrales Implicarán Problemas Ecológicos

A pesar de las esperanzas que despiertan estos sistemas en muchas comunidades cuya situación geográfica impide un suministro constante y barato de electricidad, todos ellos tienen una gran desventaja en común: el entorno de su instalación debe cubrir ciertos requisitos mínimos. Así, las centrales mareomotrices requieren bahías el las que la edificación del dique sea técnicamente factible y donde el desnivel de las mareas sean por de pronto de unos cinco metros. En el caso de los generadores alimentados por la fuerza del oleaje, la condición previa para rentabilizar la instalación es un litoral con olas de tres metros de altura y en una media anual. Y las OTEC sólo se pueden instalar en zonas tropicales donde la temperatura del agua en superficie alcanza por lo menos 24º centígrados de promedio.

Estas dificultadas también aparecerían en el caso de que algún día se construyeran grandes instalaciones con potencias similares a las que aportan las centrales convencionales (entre 1.000 y 2.400 MW). Sólo que agravadas por los problemas ecológicos que acarrearía el cierre de amplias bahías o el tendido de flotadores a lo largo de cientos de kilómetros de costa. Acaso solamente los de la OTEC puedan soslayar este inconveniente.

En cualquier caso, lo importante es que las técnicas ya están sobre la mesa y siguen perfeccionándose y aumentando rendimientos cada año. Podemos quedar tranquilos. Cuando llegue el día en que se agoten definitivamente los combustibles fósiles, la humanidad sabrá cómo aprovechar sin daño para la naturaleza la inmensa generosidad de los mares.

TENEMOS TODA LA ENERGÍA QUE NECESITAMOS

Posiblemente dentro de cincuenta años ya se habrán agotado los últimos yacimientos petrolíferos y dentro de quinientos años ya no quedará nada de carbón. Pero toda la energía que generan el carbón, el petróleo -e incluso la atómica conseguida a partir del uranio- proceden del universo, provienen de las radiaciones solares. Y en el Universo y en el Sol nunca habrá escasez de energía. Esto lo demostramos con el siguiente reportaje.

Quienes auguran para las generaciones venideras un futuro de regresión a la Edad Media, están confundiendo los términos energía y productos energéticos. Es preciso recalcar que no existe crisis de energía; sino escasez de productos energéticos. Mientras las reservas de combustibles están llegando a su fin, la energía es una fuente inagotable, en cuanto que toda ella procede del sol. En realidad, el petróleo de nuestros desvelos no es más que una pila solar cargada durante millones de años.

Llegará el día en que no quede nada del uranio de las centrales nucleares. Se agotará el carbón que se transforma en calor y en corriente eléctrica. Y se acabará el petróleo del cual se destilan la gasolina y sus derivados, como el queroseno de los aviones a reacción, el gasoil de los camiones y tractores, el combustible ligero de uso doméstico y el pesado que mueve las fábricas.

Poco importa que los expertos predigan la fecha del agotamiento de las reservas petrolíferas para dentro de unos cincuenta años. El ahorro energético, asimismo sólo sirve para alargar el problema y para dejar a las generaciones futuras una incógnita sin resolver. Y esto puede resultar peligroso, ya que nuestra economía depende del petróleo y el mundo occidental sólo será capaz de encontrar energías alternativas mientras la producción no se paralice y haya posibilidad financiera de trabajar en las investigaciones y de explotarlas posteriormente. Condiciones que, conforme pasan los años, resultarán más difíciles de reunir.

Para saber cómo se convirtió el petróleo en energía es preciso explicar primero el proceso de formación del mismo. El petróleo se formó con los restos animales y plantas muertas que quedaron sumergidos hace cien millones de años en las bahías llanas y que con el agua originaron enormes capas de lodo descompuesto. Dada la poca fuerza de las corrientes de agua de las bahías, no pudieron arrastrar el lodo al mar abierto y éste permaneció allí convirtiéndose en un foco de atracción de las bacterias. Las bacterias Anaerobe, que no necesitan oxígeno para subsistir y que se alimentan de cangrejos, algas y de otros seres vivientes del plancton, originaron procesos de fermentación, de manera que los seres muertos llegaron a crear una masa pastosa compuesta de hidrocarburos. Los hidrocarburos son sustancias que carecen de oxígeno y que cuando se mezclan con éste y se someten a un calentamiento producen una reacción que se materializa en llama viva. Es decir, los hidrocarburos son inflamables y, por lo tanto, susceptibles de crear energía.

La corteza terrestre sobre la que vivimos se encuentra en constante movimiento, y con el paso de los años provoca la formación de hondos abismos sobre los que se desmorona la tierra. Así fue como el lodo descompuesto quedó encerrado en las profundidades subterráneas, en bolsas gigantescas que hoy yacen a mil metros de profundidad. Estos yacimientos son objeto de la fuerte presión que sobre ellos ejercen la masa rocosa y los gases liberados en el proceso de asimilación de las bacterias. Sólo a causa de ambas presiones, la masa petrolífera llegó a convertirse en petróleo líquido que hoy conocemos. Por este motivo, existen en el mercado diferentes clases de petróleo que corresponden a las distintas escalas de calidad del mismo: desde el petróleo ligero árabe (de relativa fluidez), hasta aquel que por su color y espesor se asemeja al alquitrán.

Los seres vivientes de plancton que una vez muertos sirvieron de alimentos a las bacterias, procedían del mar. Pudieron vivir en el agua porque el sol brillaba y solamente la luz solar se encuentra en condiciones de formar materia orgánica de las sustancias muertas. Sin los rayos solares no hay plancton, sin el plancton no hay petróleo. Las bacterias tampoco hubiesen existido sin sol, ya que sin él no hubieran encontrado alimento.

El mismo proceso observado en la formación de petróleo -muerte, putrefacción, enterramiento y sometimiento a presión- hizo posible la aparición de otro producto energético negro: el carbón. En este caso no fue necesaria la participación de las bacterias.

El carbón que se extrae actualmente procede de los bosques gigantescos que, hace aproximadamente 280 millones de años, cubrían vastas partes de la superficie terrestre. La enorme presión de los estratos y de la masa rocosa sobre los árboles enterrados a actuado a lo largo de los siglos como una prensa. Esta única acción ha bastado para convertir un metro cúbico de madera descompuesta en una pieza cien veces más pequeña de carbón o de hulla. Este pequeño cubo de carbón posee la energía de un metro cúbico de madera. Así, el fuego del carbón desprende más calor que el de la madera, ya que las reacciones químicas entre el carbón y el oxígeno se concentran durante la combustión en un espacio más pequeño.

Su potencia calorífica y su calidad vienen determinadas por la presión y temperatura a la que estuvo sometido. Los carbones más valiosos son el de antracita (con una potencia calorífica de 9,18 kilovatios por hora y kilómetro), el carbón de gas y de llama de gas (8,3 kilovatios por hora) y el coque (7,67 kilovatios por hora).

El lignito, también llamado carbón blanco, se formó mucho más tarde y en ocasiones se encuentra a sólo diez o veinte metros bajo tierra. Su potencia es, por tanto, inferior (de 2,2 a 5,69 kilovatios hora). La turba, compuesta también por restos de plantas muertas, se utiliza como material combustible, ya que la hierba seca arde fácilmente.

Pero ¿qué clase de energía se libera durante la combustión de la hulla, del carbón o de la turba? Igual que en el caso del petróleo, se trata de energía solar. Las combustiones se producen siempre porque una sustancia sin oxígeno se mezcla con los átomos de oxígeno del aire y dicha sustancia se transforma. Cuando se quema carbón o madera no se produce nueva energía, sino que se recoge de nuevo el calor de la luz solar almacenado en la sustancia vegetal. La energía de todos los combustibles ha sido previamente bombeada por el sol. Toda la energía con la que se mueven los motores procede de la luz solar.

De estos datos se deduce que el carbón es una pila de energía solar. Por consiguiente, las investigaciones de energías alternativas deberían ir encaminadas a saltarse el rodeo que suponen los animales y las plantas muertas -los productos energéticos- y utilizar directamente el atajo de la propia fuente de energía. Aunque se sabe el enorme abanico de posibilidades que la energía solar ofrece, los progresos en este campo andan muy despacio. Los científicos no se atreven a predecir cuándo se pasará de la posibilidad a la realidad.

La energía nuclear ha empezado a cobrar protagonismo como futura energía sustitutiva del petróleo. Sin embargo las existencias de uranio en las minas se ven tan amenazadas como las del oro negro o las de carbón. No importa el papel que jueguen las centrales nucleares en el abastecimiento energético de las próximas décadas, puesto que llegará también el día en que no quedará más uranio que fusionar. En primer lugar, el proyecto de central que producirá energía y generará combustible atómico al mismo tiempo todavía no se a convertido en una realidad; en segundo, tampoco se ha conseguido la fusión nuclear que deberá engendrar cantidades ilimitadas de energía a partir del hidrógeno. Quizás ambas posibilidades nunca dejan de ser un polémico tema de ciencia ficción.

El hombre a cubierto todo el desarrollo técnico e industrial de los últimos doscientos años con las reservas de energía acumuladas durante millones de lustros. En las últimas décadas ha empezado a utilizar la energía nuclear, que en ningún momento puede considerarse la panacea. En la actualidad, los expertos están calculando el desgaste energético de la humanidad, tomando como referencia unidades de hulla. Una de estas unidades representa el contenido de energía medio de un kilogramo de hulla. El consumo internacional asciende a 99.000 millones de unidades de hulla por año (incluido el consumo de electricidad).

Y sin embargo, el sol manda año tras año una radiación que en energía se traduce a 185 billones de toneladas de unidades de hulla. En otras palabras, 20.000 veces más de la que nos proporcionan el carbón y la energía nuclear juntas. A la tierra, sólo llega una mil millonésima parte de la energía irradiada por el sol y el resto se pierde en el espacio. Pero incluso esa ya tan reducida cantidad es varios miles de veces superior a la que el hombre pueda gastar nunca.

Un tercio de esta cantidad vuelve al espacio. Una gran parte de este tercio sólo alcanza las capas superiores de la atmósfera terrestre y es remitida de nuevo al espacio. Una porción más pequeña es reflejada por las nubes y la propia superficie terrestre; la nieve blanca refleja un 95 % de la radiación solar; los desiertos, del 25 al 30 %; los bosques y las superficies acuáticas, del 5 al 15 %. Los dos tercios restantes de toda la radiación se acumula provisionalmente y se transforman en otras formas de energía.

Hay energía solar en las nubes; están formadas por vapor de agua que, una vez calentado por el sol, ha ascendido; al llover, las gotas que van cayendo originan energía de movimiento. Las centrales eléctricas entran en funcionamiento con la recogida del agua de lluvia en los embalses; el agua se dirige al valle a una velocidad acelerada que es frenada por las turbinas. La energía solar calienta también las masas de aire, que se convierten entonces en una fuerza aerodinámica al pasar de la brisa suave al furioso ciclón tropical. La energía solar, como ya se ha dicho, es el génesis de la biomasa total de nuestro planeta; a ellas deben la vida tanto las plantas microscópicas como los árboles de cien metros de altura.

Todas éstas formas de energía solar pueden ser en principio aprovechadas por el hombre. De la misma manera que se utilizan las centrales hidroeléctricas -o los molinos de viento de antaño- para conseguir calor o corriente, existen infinitas posibilidades de aplicación todavía sin poner en práctica. De la biomasa, por ejemplo, también se obtiene combustible para los automóviles, tal y como lo confirman los surtidores de combustible instalados en Brasil, donde los depósitos de los coches se llenan con el alcohol extraído de las plantas.

Pero con las radiaciones del sol no sólo se puede obtener el calor para las viviendas que proporcionan los ya conocidos colectores solares, sino que además, haciendo coincidir la energía de la radiación en un solo punto por medio de espejos gigantescos, se ponen en funcionamiento poderosas turbinas. Esta es la tarea de las centrales solares. Los rayos del sol, no se transforman directamente en electricidad, pero a ellos también llega a obtenerse energía eléctrica. E incluso esta energía puede comvertirse en un combustible capaz de mover máquinas.

En el sol está el futuro de la humanidad. España, millonaria en horas de sol, tal vez se convierta en uno de los países productores y exportadores de energía.

FISICA DE ALTAS ENERGÍAS, CAZADORES DE QUARKS

Atrapar quarks, gluones, muones y otras clases de partículas es la misión encomendada a nuestros científicos en el campo de la física subatómica. Su estudio sistemático ayudará a despejar muchas dudas que aún persisten sobre el origen del universo y la construcción íntima de la materia.

El Impulso Español

Los experimentos con aceleradores de partículas se realizan basándose en los cálculos y teorías de los físicos teóricos, entre los que nuestro país cuenta con algunos de gran relevancia. Fruto, fundamentalmente, del llamado Plan Movilizador de la Física de altas Energías, a finales de 1987 existían en España 19 grupos teóricos, con 114 doctores distribuidos entre las Universidades Autónomas de Madrid y Barcelona, Complutense de Madrid, Barcelona, Salamanca, Santiago de Compostela, Valencia, Zaragoza y País Vasco y Consejo Superior de Investigaciones Científicas.

Asimismo, se habían establecido diez grupos experimentales, en los que se hallaban integrados 56 doctores: 18 en el CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas Medioambientales y Tecnológicas), cinco en la Universidad Autónoma de Barcelona, 4 en la de Madrid, 3 en la Complutense de Madrid, 3 en la de Cantabria, 4 en la de Santiago, 5 en la de Sevilla, 10 - distribuidos en dos grupos- en la Universidad de Valencia y 4 en la de Zaragoza.

Durante los últimos años se ha logrado establecer una Red Nacional de Física de Altas Energías que intercomunica los ordenadores de los distintos grupos entre sí y con el CERN.

A lo largo de los cuatro años de existencia del plan movilizador, la Comisión Asesora para la Investigación Científica y Técnica (CAICYT) ha invertido 1.153 millones de pesetas y el CIEMAT 749, sin incluir los sueldos de los profesores universitarios. A raíz de la promulgación de la ley de Fomento y Coordinación General de la Investigación Científica y Técnica, la finalización de este Plan se ha adelantado en un año y ha sido sustituido por un Programa Nacional de Física de Altas Energías. En el se solicitan, para el cuatrienio 1988-1991, 20.197 millones de pesetas. De ellos, 16.383 se destinarían a satisfacer la cuenta con la que nuestro país contribuye al CERN. El resto (3.814 millones) sería invertido en el país.

Evidentemente, esto supone un gran avance en cuanto a presupuesto. Sin embargo, aun sumando los sueldos de profesorado, es la mitad del recomendado por el CERN.

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Electrostática

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ESQUEMA DE LA GÓNDOLA DE UN AEROGENERADOR DE MEDIANA POTENCIA. EL FRENO DE DISCO SE DISPARA CUANDO LA VELOCIDAD DEL VIENTO ES EXCESIVA.