UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NÚCLEO DE ANZOÁTEGUI

ESCUELA DE ING. Y CIENCIAS APLICADAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL

CÁTEDRA: INGENIERÍA AMBIENTAL

ENERGÍA

INFORME # 2

INTRODUCCIÓN

El sol es la principal fuente de energía de nuestro sistema planetario. Su superficie irradia al espacio una radiación electromagnética de una magnitud casi inconmensurable, que puede calcularse en 4*1023 Kilowatios, es decir, un cuatro seguido de 23 ceros. De esta enorme producción, la tierra recoge unos 127.500 millones de kilowatios en el lado con luz ó 1 kw/m2. Esta energía recorre la atmósfera y la hidrosfera antes de llegar al espacio. Todos los procesos vitales se mantienen con la energía que los organismos retienen de este flujo para emplearla en su propio metabolismo y en su medio de vida.

Esto sirve también para el hombre. Nuestros primeros antepasados no disponían de más energía que su fuerza muscular. Se dieron dos grandes pasos cuando el hombre dominó el fuego hace un millón de años y cuando aprendió a aprovechar la fuerza de los animales de tiro durante la revolución agrícola de hace unos 8.000 años. Pero el principió permaneció inalterado. La madera con la que el hombre alimenta sus fuegos y el forraje que alimenta a sus animales eran energía solar reconstituida, como todos los alimentos que él mismo consume.

Después de todo un ciclo de vida alrededor de los años se llega a lo que actualmente somos y en lo que estamos viviendo, nos estamos dando cuenta que nuestros recursos energéticos no son inagotables, que su explotación es costosa y que tal explotación es, en ultima instancia, perjudicial para el medio ambiente.

MARCO TEÓRICO

La Energía desde sus comienzos

En Alejandría (Egipto), los inventores griegos ya habían concebido la idea de convertir el calor en energía cinética. Este concepto fue retomado a finales del siglo XVII, cuando las minas europeas eran ya tan profundas que era imposible la extracción manual. Los primeros motores de vapor se construyeron para mover las bombas de las minas y eran del tipo atmosférico. El vapor se inyectaba en el cilindro estaba en su posición exterior. Luego se añadía el agua, y el proceso de enfriamiento creaba un vacío que hacía que el pistón se moviera hacia el interior. La cadencia del pistón era de un golpe por minuto y las maquinas tenían que ser enormes para alcanzar la energía necesaria.

James Watt cambió la situación. En 1769 introdujo un condensador en el motor de vapor. Este mejoró la economía de combustible y la cadencia de golpes. Introdujo la biela que convertía el movimiento del pistón en un movimiento rotatorio, así como el regulador que controlaba la cadencia. Watt era un inventor autodidacta, constructor de fabricas y de instrumentos, e inventó el condensador por pura intuición. El análisis científico del invento lo realizó lo francés Sadi Carnot en 1824, fundando así la termodinámica, la ciencia de la transformación de la energía.

A menudo se ha malinterpretado el papel del vapor en la industrialización de Europa. El vapor no creo la industrialización, ya existían la industria y las máquinas antes de Watt. Medio siglo después de la primera patente de Watt, la rueda hidráulica seguía utilizándose como fuente de energía en la industria británica, la mas avanzada del mundo en aquella época. No obstante, el motor de vapor liberó la industria de las limitaciones de la energía hidráulica en cuanto el emplazamiento y al volumen de la fábrica.

Fue en el terreno del transporte donde se dio la verdadera revolución. Los barcos de vapor abrieron el valle del mississipi, las locomotoras de vapor abrieron el oeste de los Estados Unidos y Siberia al comercio internacional y al desarrollo económico. El vapor contribuyó a transportar los productos de los países industrializados por todo el mundo y a traer las materias primas a estos mismos países. El desarrollo del vapor marcó la llegada del mundo moderno.

El aprovechamiento de la energía

Las leyes de la termodinámica indican que la energía es indestructible. La energía no puede ni crearse ni destruirse, simplemente aprovecharse mediante su transformación. La corriente eléctrica de un enchufe de pared puede suponer solo el 40 por 100 de la energía del petróleo, uranio ó agua caliente empleada para el funcionamiento de la central eléctrica. La luz de una bombilla eléctrica representa una décima parte de su potencia, es decir, diez vatios de 100. ¿Qué sucede con el resto y donde va la luz cuando se apaga la lámpara? Toda esta energía, incluyendo la energía luminosa, se convierte en calor de bajo grado, que escapa hacia el espacio en forma de radiaciones infrarrojas de onda larga.

El aprovechamiento de la energía desde 1800

El uso de la energía por el hombre ha aumentado espectacularmente siempre que ha adoptado nuevas técnicas energéticas. La tecnología de la energía en los dos últimos siglos ha avanzado paso a paso: Maquina de vapor, Nacimiento de la industria Petrolífera, Tecnología eléctrica, Motor de combustión interna y los avances tecnológicos mas recientes. Toda innovación ha creado nuevos campos de aprovechamiento de la energía, aumentando así su consumo.

1804

La maquina de vapor convirtió al carbón en fuerza motriz de la industria. La locomotora de vapor revolucionó el transporte.

La década de 1850

La lámpara de parafina creó un mercado para la incipiente industria petrolífera.

La década de 1890

La bombilla eléctrica y el motor eléctrico dieron lugar a las industrias electrotécnicas y a la energía eléctrica.

El fin de siglo

El motor de combustión interna revolucionó el transporte por carretera e hizo técnicamente viable el avión.

Producción de Energía

La energía eléctrica se produce en centrales en las que se convierte en eléctrica otro tipo de energía por medio de un generador. Según esto hay tres clases de centrales:

• Hidroeléctricas. La electricidad se obtiene mediante un salto de agua que acciona las turbinas unidas a los generadores.

• Térmicas. La energía procede de la combustión de carbón, gas, petróleo o sus derivados que producen vapor para accionar las turbinas.

• Nucleares. Idénticas a las térmicas, salvo que la energía calorífica necesaria para producir vapor se obtiene mediante un reactor nuclear.

La elección de un tipo u otro de central se realiza de acuerdo con los recursos de la zona en que vaya a instalarse.

Transporte de la Energía

Una de las mayores ventajas de la energía eléctrica es la facilidad y rapidez con que puede ser transportada: viaja a 300.000 km/seg.

Para evitar pérdidas de energía a lo largo de la línea, que obedecen a distintas causas bastante complejas, se eleva el voltaje de la corriente mediante un transformador.

De este modo se logra mantener constante la potencia. A voltajes mas altos se necesita menos intensidad de corriente para transportar una cantidad cualquiera de energía.

Electricidad

Con la invención de la bombilla incandescente en 1879, se dio origen a la demanda pública de energía eléctrica, aunque esta nueva clase de energía empezó a usarse en la calefacción y en la maquinaria. Su limpieza de uso así como la facilidad de su transporte, la hizo popular tanto para uso domestico, como comercial o industrial.

Los primeros sistemas de suministros de electricidad pública eran propiedad de compañías privadas u organismos públicos locales. Algunos sistemas proporcionaban corriente continua (CC) que circula en una única dirección, como la corriente de una batería. Otros suministraban corriente alterna (CA) que cambia su dirección o flujo, cierto números de veces por segundo. Los voltajes de los diferentes suministros y las frecuencias (índices de alternancia) de la corriente alterna suministrada también variaban.

A medida que se incrementaba el uso de la electricidad, se hacía obvio que los distintos suministros tenían que ser homologados, al menos en cada país. Esto no solo facilitaría la transmisión de energía de un lugar a otro del país, sino que también simplificaría el diseño y la construcción de equipos eléctricos.

En España, el suministro eléctrico para uso domestico es de 220 voltios de corriente alterna con una frecuencia de 50 ciclos por segundo en la mayor parte del país.

Producción de Plutonio

EL plutonio también puede ser utilizado tanto como combustible para reactores como para hacer bombas. En la naturaleza existen tan solo ínfimas cantidades de plutonio. Cuando el uranio-238 absorbe los neutrones en un reactor nuclear, se transforma en plutonio. Para su utilización militar, el plutonio a de ser enriquecido, incrementando su contenido en Pu-239 hasta un 93%, por lo menos.

El enriquecimiento del plutonio es aun mas complicado que el del uranio. Pero nuevas técnicas, como la utilización de rayos láser para separar los átomos de Pu-239 del plutonio vaporizado ofrecen una forma relativamente rápida y barata para obtener plutonio apto para uso militar a partir de los residuos de un reactor. Esto puede conducir a un crecimiento alarmante del numero de países productores de armas nucleares y a un creciente peligro de guerra nuclear. Habría también un mayor riesgo de que las armas nucleares cayesen en manos de terroristas.

La división del átomo

En cualquier trozo de uranio, habrá siempre unos cuantos átomos que se hacen inestables y se rompen, esparciendo sus protones y neutrones. Algunos de estos podrán combinarse de nuevo, formando átomos mas pequeños de elementos mas ligeros, como el criptón o el bario. Los neutrones sobrantes generalmente se desplazaran hacia fuera del uranio directamente a través de los espacios que hay entre los átomos. Pero algunos neutrones chocan con los átomos. Si un neutrón choca contra un átomo de U-238, podrá rebotar en el o, si va lo suficientemente despacio, Será absorbido por el átomo. Pero si un neutrón colisiona con un átomo de U-235, dividirá el átomo en dos partes. Esta división, llamada fisión nuclear, libera energía y va acompañada de la emisión de dos o tres neutrones, que pueden continuar fisionando mas átomos de U-235.

Energía Natural

Todas estas fuentes de energía (el viento, la luz solar, las olas, la bioenergía), son diferentes formas de captar la enorme cantidad de energía proyectada por el sol sobre la superficie de la tierra. La manera mas directa es el dominio de los vientos. Hoy se están empleando aereogeneradores para producir electricidad en pequeñas comunidades demasiado lejanas como para recibir un suministro normal de electricidad. En situaciones de este tipo, el alto coste de la construcción de un aereogenerador se compensa con la comodidad de disponer de energía eléctrica.

Los molinos de viento mas grandes parecen gigantescas aspas de una hélice de avión y se conocen como turbinas de viento de eje horizontal. Las aspas accionadas por el viento giran y ponen en marcha un generador eléctrico, que suele estar conectado directamente al eje principal de la hélice.

A mediados de 1988, la cantidad total de energía eléctrica generada en todo el mundo gracias al viento fueron de unos 1500 mega batios, la mayor parte en California, donde el sistema tributario fomenta esta forma de energía. Esta cantidad es 1.5 veces la producción de una sola central eléctrica alimentada por carbón. Alrededor del 10% de la producción mundial de electricidad podría ser generada utilizando energía eólica, pero, el coste es demasiado elevado para que sea rentable.

Parques Eólicos

La energía eólica es muy atractiva por ser una de las pocas fuentes completamente exenta de contaminación , aunque también los grandes parques eólicos situados en la costa podrían estropear el paisaje y llenar el ambiente de desagradables silbidos.

El calor del sol puede ser utilizado directamente en los edificios dotados de aislamiento total y grandes ventanas orientadas al sol. Las ventanas están acristaladas con vidrios de baja emisión que permite el paso del calor al interior del edificio, pero evita su escape. Éste es el mismo principio en el que se basa el invernadero, que ha sido una forma de explotar el calor del sol durante siglos.

El sol también puede emplearse para calentar agua utilizando paneles solares instalados en los tejados como parte del sistema doméstico de agua caliente.

CONCLUSIONES

Las radiaciones de un cuerpo son proporcionales a su temperatura. La temperatura de la tierra se ha estabilizado en un punto en el que la radiación incidente y la reflectada se equilibran exactamente. El calor que emana de los combustibles fósiles y de las reacciones nucleares no procede del Sol. Es calor adicional, contaminación térmica, que aumenta la temperatura de la atmósfera.

En consecuencia, la temperatura media de la tierra debe aumentar para mantener el equilibrio de radiación. Hasta ahora esta alteración térmica del medio se ha notado únicamente a niveles locales, cuando los desechos torres y agua de refrigeración han afectado al microclima en el entorno próximo. Lo anteriormente descrito muestra que la producción de energía tiene unos limites. La vía para una mayor prosperidad no es ya un aumento de la producción de energía sino unos procesos de producción y unos estilos de vida mas económicos energéticamente y menos destructores del medio ambiente.