Central eolica

1,506 views

Published on

0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
1,506
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
2
Actions
Shares
0
Downloads
23
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Central eolica

  1. 1. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 Índice de contenidos SECCIÓN: ARTÍCULO DESTACADO DEL MES 2 CENTRAL EÓLICA..................................................................................................... 2 AUTOR: ANTONIO ELÍAS JURADO PEREA DNI: 44253518 T ................. 2 SECCIÓN: EDUCACIÓN INFANTIL 11 LA ALIMENTACIÓN EN LA EDUCACIÓN INFANTIL ............................................. 11 AUTORA: SOFÍA RODRÍGUEZ TORO DNI: 48946169F ......................... 11 SECCIÓN: SECUNDARIA 15 LA ENERGÍA, FUENTES Y TIPOS DE ENERGÍA. .................................................. 15 AUTOR: ANTONIO ELÍAS JURADO PEREA DNI: 44.253.518T.............. 15 LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA .......................................................................... 24 AUTOR: ANTONIO ELÍAS JURADO PEREA DNI: 44.253.518T.............. 24 LA CENTRAL TERMOELÉCTRICA ......................................................................... 34 AUTOR: ANTONIO ELÍAS JURADO PEREA DNI: 44.253.518T.............. 34 LA CENTRAL NUCLEAR ......................................................................................... 47 AUTOR: ANTONIO ELÍAS JURADO PEREA DNI: 44.253.518T.............. 47 SECCIÓN: PEDAGOGÍA Y DIDÁCTICA 57 ENSEÑAMOS EN CENTROS MULTICULTURALES ............................................... 57 AUTOR: RAFAEL BAILÓN RUIZ D.N.I. 74678752-Y ...................... 57
  2. 2. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 SECCIÓN: ARTÍCULO DESTACADO DEL MES CENTRAL EÓLICA AUTOR: ANTONIO ELÍAS JURADO PEREA DNI: 44253518 T ESPECIALIDAD: TECNOLOGÍA El fundamento de una central eólica se encuentra en el aprovechamiento de la fuerza generada por el movimiento del aire para la producción de electricidad. La energía eólica se incluye dentro del denominado grupo de nuevas energías, cuyo campo de experimentación ha alcanzado notable desarrollo en décadas recientes. El término eólico deriva de la palabra latina aeolicus, que quiere decir perteneciente o relativo a Eolo, que era el dios del viento en el mundo griego. La energía eólica ha sido aprovechada desde la antigüedad para mover los barcos de vela o hacer funcionar la maquinaria de los molinos al mover sus aspas. En la actualidad, la energía eólica es utilizada principalmente para producir energía eléctrica mediante aerogeneradores. La energía eólica es un recurso abundante, renovable, limpio y ayuda disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero al reemplazar la producción mediante centrales térmicas a base de combustibles fósiles, lo que la convierte en un tipo de energía verde. Sin embargo, el principal inconveniente es su intermitencia. La energía del viento está relacionada con el movimiento de las masas de aire que se desplazan de áreas de alta presión atmosférica hacia áreas adyacentes de baja presión, con velocidades proporcionales al gradiente de presión. Los vientos son generados a causa del calentamiento no uniforme de la superficie terrestre por parte de la radicación solar, entre el 1 y el 2 % de la energía proveniente del sol se convierte en viento. Durante el día, las masas de aire sobre los océanos, los mares y los lagos se mantienen frías con relación a las áreas vecinas situadas sobre las masas continentales. Los continentes absorben una menor cantidad de luz solar, por lo tanto el aire que se encuentra sobre la tierra se expande, y se hace por lo tanto más liviana y se eleva. El aire más frío y más pesado que proviene de los mares, océanos y grandes lagos se pone en movimiento para ocupar el lugar dejado por el aire caliente. Una energía conocida La energía eólica no es una energía nueva, es una de las energías más antiguas junto a la energía térmica. El viento como fuerza motriz existe desde la antigüedad y en todos los tiempos ha sido utilizado como tal, como podemos observar. 2
  3. 3. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 Tiene su origen en el sol. Así, ha movido barcos impulsados por sus velas o ha hecho funcionar la maquinaria de los molinos al mover sus aspas. Desde tiempos remotos, el hombre ha utilizado la fuerza del viento para el transporte marítimo y fluvial, así como para diversas aplicaciones agrícolas. La producción de energía eléctrica de origen eólico es un fenómeno que se remonta a los comienzos del siglo XX. En un principio, esta nueva forma de generar electricidad proporcionó modestos niveles de potencia que, no obstante, han podido suministrar electricidad a pequeñas zonas aisladas emplazadas al margen de redes integradas. Sin embargo, ha sido en la etapa final de la mencionada centuria cuando ha comenzado la experimentación con nuevas tecnologías. Además de la investigación encaminada a la fabricación de mecanismos adecuados, ha sido necesario realizar profundos estudios de las zonas de cada geografía nacional, para precisar el emplazamiento idóneo de las centrales. En este sentido, la elaboración de mapas eólicos ha resultado de capital importancia. Para poder aprovechar la energía eólica es importante conocer las variaciones diurnas y nocturnas y estacionales de los vientos, la variación de la velocidad del viento con la altura sobre el suelo, la entidad de las ráfagas en espacios de tiempo breces y valores máximos ocurridos en series históricas de datos con una duración de unos 20 años. Para poder utilizar la energía del viento, se necesita que esta tenga un valor mínimo, que está a partir de los 3 m/s (10 Km. /h) y hasta un máximo que no supere los 25 m/s (90 Km. /h). Un aerogenerador puede estar funcionando al máximo de su potencia, pero si el viento aumenta lo justo para sobrepasar las especificaciones de uso, es necesario cambiar la inclinación de las aspas del aerogenerador para que dejen de girar, pues con el viento a altas velocidades la estructura puede resultar dañada por los esfuerzos que aparecen en el eje. La instalación de una central eólica Para que la energía eólica pueda ser utilizada con eficacia, es necesario que en la zona de emplazamiento de la planta las características del viento cumplan determinadas condiciones velocidad, estabilidad y continuidad. La densidad de potencia del viento, el valor máximo de la potencia que puede obtenerse por cada unidad de área barrida por el viento, resulta un parámetro fundamental. Por encima de los 200 W/m2, los sistemas eólicos destinados a la producción de energía eléctrica resultan rentables, por debajo de los 50 W/m2, la construcción de este tipo de instalaciones no es aconsejable. Por otra parte, es necesario que se den densidades de potencia del viento superiores a 1.000 W/m2 para que el rendimiento de aerogeneradores de potencia superior a 0,50 MW sea aceptable. 3
  4. 4. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 La energía eólica presenta como principal ventaja un elevado rendimiento en la transformación de energía mecánica en eléctrica. Es una de las más limpias, renovables y abundantes, ya que los aerogeneradores no producen emisiones contaminantes (atmosféricas, residuos, vertidos líquidos) y no contribuyen, por lo tanto, al efecto invernadero ni a la acidificación de los suelos. Por el contrario, los problemas técnicos y económicos son todavía importantes. En este sentido, hay que mencionar factores derivados de la fluctuación del viento, el posible daño al medio ambiente o las dificultades de almacenamiento de la producción, cuando se aplica en zonas aisladas, en los casos en que se supera la demanda. En términos generales, el coste de Kwh. generado sigue siendo elevado. Pasamos a enumerar estos factores negativos, algunas de las consecuencias para el medio ambiente son: • El impacto visual: Mientras que un parque de pocos aerogeneradores puede hasta llegar a considerarse atractivo, una gran concentración de máquinas plantea problemas. Para evitarlo, se suelen utilizar colores adecuados, una cuidada ubicación de las instalaciones en la orografía del lugar y una precisa distribución de los aerogeneradores. • El impacto sobre las aves: Se trata de un impacto potencial que, si bien no reviste gravedad en términos generales, depende principalmente de la ubicación del parque eólico. En aquellos parques en que se sitúen en áreas sensibles, puede ser minimizado a través de programas de vigilancia y seguimiento. • La flora y la fauna: Una central eólica puede tener efectos directos en la destrucción del hábitat existente en la zona y de algunos de los organismos que en él habitan, y efectos indirectos como la generación de contaminantes que afectan a la salud de los organismos, así como ruidos y movimientos que afectan el comportamiento de los animales. • El efecto sonoro: Un aerogenerador produce un ruido similar al de cualquier otro equipamiento industrial de la misma potencia. La diferencia recae en que mientras los equipamientos convencionales se encuentran normalmente cerrados en edificios diseñados para minimizar su nivel sonoro, los 4
  5. 5. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 aerogeneradores tienen que trabajar al aire libre y cuentan con un elemento transmisor de sonido, el propio viento. • El impacto por erosión: se producen principalmente por el movimiento de tierras durante la preparación de los accesos al parque eólico. Esta incidencia se puede reducir mediante estudios previos a su trazado. • Las interferencias electromagnéticas: El gran tamaño de los aerogeneradores puede producir una interferencia en las ondas de radio, telefonía, televisión, etc. cuando las aspas están en movimiento. Aerogeneradores El aerogenerador es el tipo de máquina empleada para el aprovechamiento de la energía eólica con destino a la producción de electricidad. Actualmente existe una gran variedad de modelos de aerogeneradores que se diferencian entre ellos por su potencia, por el número de palas o incluso por la manera de producir energía eléctrica atendiendo a diferentes criterios: 1) Por la posición del aerogenerador A) Eje vertical: su característica principal es que el eje de rotación se encuentra en posición perpendicular al suelo. Son los modelos: 1. Darrieus: consisten en dos o tres arcos que giran alrededor del eje. 2. Panemonas: cuatro o más semicírculos unidos al eje central. 3. Sabonius: Dos o más filas de semicilindros colocados de forma opuesta. B) Eje horizontal: son los más habituales y en los que se ha invertido un mayor esfuerzo para su mejora en los últimos años. Se les denomina también “HAWTs” 2) Por la orientación respecto al viento • A sobre viento: La mayoría de los aerogeneradores tienen este diseño. En este tipo de aerogeneradores el viento empieza a desviarse de la torre antes de llegar, aunque la torre sea redonda y lisa. • A bajo viento: las máquinas de corriente baja tienen el rotor situado en la cara de bajo viento de la torre. Pueden ser construidos sin un mecanismo de orientación. Las turbinas eólicas de eje horizontal están integradas por una hélice o rotor acoplada a un soporte, denominado góndola o navecilla, que alberga el alternador y la caja de engranajes, instalados los dos sobre una torre fabricada en hormigón o 5
  6. 6. Eduinnova Revista digit@l Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 material metálico. El rotor puede estar emplazado tanto a barlovento como a sotavento. En el primer caso el aerogenerador ha de poseer un dispositivo de orientación; como ventaja hay que señalar la disminución del efecto de carga de fatiga sobre las palas de rotor. Si el rotor se encuentra a sotavento, la turbina se autoorienta; pero el efecto de carga de fatiga es superior. Los aerogeneradores de eje vertical presentan el generador en la base de la torre, lo que le facilita las tareas de mantenimiento. Se trata de mecanismos autoorientables; dado que las palas se encuentran acopladas a lo largo de la torre, en sentido perpendicular al suelo, es posible aprovechar el viento independientemente de su dirección. Como factor negativo puede señalarse el menor rendimiento de este tipo de aerogeneradores con respecto a los de eje horizontal. Los principales componentes de un aerogenerador de eje horizontal son: • La góndola: es la carcasa que protege los componentes clave del aerogenerador. • Las palas del rotor: capturan el viento y transmiten su potencia hacia el buje. Tienen una longitud de 20m. • El buje: es un elemento que une las palas del rotor con el eje de baja velocidad. • Eje de baja velocidad: conecta el buje del rotor al multiplicador. Gira muy lento, a 30 rpm. • El multiplicador: permite que el eje de alta velocidad que está a su derecha gire 50 veces más rápido que el eje de baja velocidad. • Eje de alta velocidad: gira aproximadamente a 1.500 rpm, lo que permite el funcionamiento del generador eléctrico. • El generador eléctrico: en los aerogeneradores modernos la potencia máxima suele estar entre 500 y 1.500 Kw. • El controlador electrónico: es un ordenador que continuamente monitoriza las condiciones del aerogenerador y controla el mecanismo de orientación. • La unidad de refrigeración: contiene un ventilador eléctrico utilizado para enfriar el generador eléctrico. • La torre: soporta la góndola y el rotor. Generalmente es una ventaja disponer de una torre alta, dado que la velocidad del viento aumenta a medida que nos alejamos del nivel del suelo 6
  7. 7. Revista digit@l • Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 El mecanismo de orientación: está activado por el controlador electrónico, que vigila la dirección del viento utilizando el panel. • El anemómetro y el panel: las señales electrónicas del anemómetro conectan el aerogenerador cuando el viento tiene una velocidad aproximada de 5 m/s. Explicamos más profundamente los componentes más importantes del aerogenerador de eje horizontal: 1.- El rotor: El rotor de un aerogenerador puede estar provisto de una o varias palas, generalmente hasta seis. La pala es el componente más importante de la turbina eólica; se trata del elemento más costoso y el que precisa de un diseño más complejo. En un principio, las palas fueron fabricadas con acero; diversas investigaciones pusieron de manifiesto la conveniencia de emplear materiales más ligeros en su elaboración como, por ejemplo carbono o fibra de vidrio. El problema fundamental que plantea la pala se deriva de la enorme intensidad de las cargas aerodinámicas alternativas a las que se encuentra sometida, lo que determina una fuerte vibración en ella. La forma de acoplamiento entre el modo de vibración experimentado por las palas y el propio de la torre es objeto de complejos estudios, puesto que el desajuste entre ambos puede producir torsiones e, incluso la destrucción de la máquina. 2.- La navecilla: Con el nombre de navecilla o góndola se designa el aerogenerador propiamente dicho. Contiene el equipo eléctrico y mecánico que hace posible la transformación de la energía cinética suministrada por el rotor a través de un embrague, un engranaje situado en una caja de cambios y un generador eléctrico. La navecilla se encuentra recubierta por placas de aluminio, que aseguran su aislamiento del ruido y del calor. Presenta una forma troncocónica o cilíndrica, especialmente adecuada para el reparto de su peso sobre el eje principal. Habitualmente, está provista de un microprocesador para regular y vigilar el ángulo de inclinación de las palas del rotor y la posición de éste con respecto al viento. Todo ello encaminado a la obtención del máximo rendimiento posible. Finalmente, consta de un sistema de seguridad que, en caso necesario, opera bloqueando las palas del rotor y de frenos de disco por si eventualmente hay que detener el rotor. 3.- La torre: La torre es un componente convencional, cuya forma es, semejante a las del tendido eléctrico. No obstante, algunas presentan forma troncocónica o cilíndrica. Pueden ser metálicas o estar construidas con hormigón armado. Lo más usual es 7
  8. 8. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 hacerlas metálicas y huecas con unas escalas que permiten el acceso a la navecilla para las labores de programación, mantenimiento, etc. En todo caso, lo realmente importante es que en el diseño de la torre se tengan en cuenta la necesidad de que sus modos de vibración se acoplen de manera adecuada con los que sufre el rotor. Funcionamiento de la central eólica En esencia, el funcionamiento básico de las centrales eólicas es muy sencillo. En las de eje horizontal se dispone sobre una torre la navecilla, el generador propiamente dicho, que acoge en su interior una turbina. Esta se encuentra conectada a través de una caja de cambios a un conjunto de aspas. La energía eléctrica producida por el movimiento de la turbina es transportada por medio de unos cables conductores hasta un centro de control, donde se puede almacenar en acumuladores o bien distribuirse directamente hasta los centro de consumo. En los aerogeneradores de eje vertical, el funcionamiento es semejante: el viento mueve las palas acopladas al eje vertical, el movimiento se traslada al equipo generador emplazado al pie de dicho eje. Puesto que la producción de energía eléctrica por vía eólica es aleatoria, una planta de este tipo ha de estar provista de una fuente auxiliar que garantice, en todo momento, el suministro de energía eléctrica. El mecanismo que controla el movimiento de la turbina en la central eólica es el volante de inercia. Este dispositivo actúa como carga de frenado, permitiendo controlar las revoluciones de las aspas independientemente de la velocidad del viento. Asimismo, dada la gran altura a la que está emplazado el generador y el rozamiento que el aire produce sobre él, se hace necesario que el equipo esté conectado a tierra, para evitar la electricidad estática que, de otro modo, se generaría en la instalación. Como hemos mencionado anteriormente, para producir electricidad con una central eólica es necesario que el viento sople a una velocidad de entre 3 y 25m/s. El viento hace girar las palas al incidir sobre ellas, convirtiendo así la energía cinética del viento en energía mecánica que se transmite al rotor. Esta energía se transmite mediante un de baja velocidad a la caja del multiplicador, de donde sale a una velocidad 50 veces mayor, y es entonces cuando se puede transmitir al eje del generador para producir energía eléctrica. Dado que la producción de energía eléctrica mediante una central eólica es de carácter aleatorio, ya que unos días puede soplar más viento que otros o incluso que no sople, todas estas centrales disponen de una fuente auxiliar para tener garantizado en todo momento el suministro de energía eléctrica. En un aerogenerador se crea 8
  9. 9. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 electricidad estática al producirse el roce del viento sobre él. Esta electricidad estática se descarga a través de una presa en el suelo que tienen todos los aerogeneradores. Esta presa en el suelo se instala porque, debido a la altura de la torre se crea una diferencia de potencial (tensión) entre el suelo y el aerogenerador, si alguna persona tocara la torre, esta electricidad estática podría descargarse en el suelo a través de ella, provocando un accidente o incluso la muerte. Debido a la falta de seguridad en la existencia del viento, la energía eólica no puede ser utilizada como única fuente de energía eléctrica. La producción eléctrica de origen eólico está coordinada con la producción en centrales térmicas (energías convencionales). El procedimiento es mantener las térmicas por debajo de su rendimiento óptimo, cerca del 90 % de su potencia, de forma que cuando afloja el viento, estas centrales suben su producción y compensan la caída generada por la energía eólica. Uno de los inconvenientes es que las centrales térmicas consumen más combustible por kilovatio hora producido en este modo respaldo. También, al subir y bajar su producción cada vez que cambia la velocidad del viento, se desgasta más la maquinaria. Para solucionar los problemas de respaldo, está en proyecto una interconexión con la red europea a través de Francia, para emplear el sistema europeo como colchón de la variabilidad eólica. La distribución de los parques eólicos responde principalmente a criterios de disponibilidad de "combustible", es decir, vientos intensos, constantes y regulares a lo largo del año. Es por ello, que dos de las zonas tradicionales para estas instalaciones sean la costa gallega del N. y Tarifa, donde el mapa de potencial eólico indica valores muy altos. Algo parecido se puede decir de los parques instalados en las serranías del Sistema Ibérico. En algunas comunidades autónomas se ha combinad la existencia de buenos potenciales eólicos con una apuesta muy decidida por este tipo de energía; por ejemplo en Navarra, se ha decidido por lograr un alto porcentaje de auto abastecimiento energético combinando este y otros procedimientos. En las Islas Canarias, es una opción muy rentable para la producción de energía eléctrica, a veces la conexión en el abastecimiento de agua potable cuando los aerogeneradores alimentan las instalaciones de desalinización. La mayor potencia instalada se encuentra en Galicia, donde la energía eléctrica producida por los aerogeneradores, es ya un porcentaje sustancial respecto del total producido en la comunidad, su potencial eólico aprovechable es el mayor de España. 9
  10. 10. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 El crecimiento de la electricidad eólica en Castilla-La Mancha, ha sido muy rápido. Ha pasado de 174 unidades en el año 1999 a tener 457 instalados en el año 2000. También en otras regiones está tomando importancia esta manera de producir electricidad, como en Aragón y en Castilla-León. Según datos facilitados por el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio en su informe “La energía en España 2010”, (página 223), en nuestro país hay una potencia total instalada de 20.203 MW que generó una producción de energía eléctrica de 43.784 GWh. La conclusión que sacamos es que en nuestro país, la potencia instalada para producción eólica es algo superior a la de origen hidroeléctrico (19.553 MW en 2010), lo mismo ocurre al analizar la producción de energía mediante estos procedimientos, las cifras también son más o menos parecidas ya que la energía producida mediante centrales hidroeléctricas fue de 45.446 GWh. En España se ha optado por la diversificación en las fuentes de obtención de la energía, intentando dar, cada vez más, un mayor protagonismo al grupo de las energías renovables. De esto se obtienen, entre otras, dos ventajas muy importantes, ya que nuestro país tiene un déficit considerable en combustibles fósiles, los cuales tiene que comprar, cada vez somos menos dependientes de este tipo de combustibles y nos afectan menos las oscilaciones tanto en su precio como en su producción. La otra ventaja tiene que ver con el impacto medioambiental generado a la hora de la producción de energía, ya que estas energías, aunque tienen impacto, es una energía limpia ya que no produce emisiones atmosféricas ni residuos contaminantes. Al no necesitar una combustión, no se producen gases, como el dióxido de carbono, por lo que no contribuye al efecto invernadero ni al cambio climático. Bibliografía y fuentes consultadas: www.unesa.net www.unesa.es www.endesaeduca.com La energía en España 2010 Ministerio de Industria, Turismo y Comercio * Fuentes de energía eléctrica Ramón R. Mujal Rosas Ediciones UPC, 2005 * Fuentes de energía José Roldán Viloria Ediciones Paraninfo, S. A., 2008. 10
  11. 11. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 SECCIÓN: EDUCACIÓN INFANTIL LA ALIMENTACIÓN EN LA EDUCACIÓN INFANTIL AUTORA: SOFÍA RODRÍGUEZ TORO DNI: 48946169F ESPECIALIDAD: EDUCACIÓN INFANTIL La alimentación es un aspecto que tanto los maestros/as como los padres y madres de los niños de educación infantil debemos cuidar. Para ello, debemos llevar a cabo una especie de “programación” tanto en casa como en el colegio, ya que del buen equilibrio alimenticio dependerá el aprendizaje de los niños/as, así como el grado de concentración y cansancio. Diversos estudios confirman que es durante la edad escolar cuando se gestan muchos de los problemas de salud que aparecen en la edad adulta y que entre las causas de éstos se encuentra la alimentación y los hábitos y conductas alimenticias que las personas adquieren en su niñez. La L.O.E. (L.E.A. en Andalucía) contempla en el apartado dedicado a la EDUCACIÓN EN VALORES la Educación para la salud, y dentro de los contenidos de la misma es donde se encuentran las orientaciones que desde el centro escolar podemos trabajar con los niños/as y sus familias con el objetivo final de prevenir trastornos alimentarios en el futuro. La alimentación equilibrada consiste en la combinación de alimentos necesarios para proporcionar diariamente las calorías, proteínas, minerales y vitaminas necesarias. La rueda de los alimentos, es una forma práctica de agrupar los alimentos. Se agrupan en siete grupos o sectores. 11
  12. 12. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 En relación con el peso corporal, como establece Varela G, las necesidades nutritivas son más importantes cuanto más pequeño sea el niño/a. Si observamos a los niños de educación infantil, podremos ver que muchos de ellos siempre comen lo mismo a la hora de la merienda, por lo que debemos plantearnos una serie de puntos a tratar con ellos. - Hábitos de alimentación: antes, durante y después de las comidas. Diversidad de alimentos. Planificación de menús. Importancia de la salud bucodental. En lo referente a los hábitos alimenticios, enseñaremos a los niños/as que hay tres momentos fundamentales en lo referente a las comidas: antes, por la importancia de lavarse las manos, poner la mesa, y sentarse para comer. Durante, pues hay que enseñar a los niños/as que tienen que permanecer sentados durante las comidas. La diversidad de alimentos, como hemos dicho anteriormente en la rueda de los alimentos, es esencial para que los niños y niñas puedan crecer con todos los nutrientes necesarios para su organismo. 12
  13. 13. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 Para la planificación de menús, debemos dar prioridad a aquellos alimentos fundamentales para el crecimiento: leche y derivados, carne, hígado, pescado, huevos, cantidades variables de patatas y cantidades moderadas de dulces y grasas. Dentro de la alimentación infantil y los hábitos alimenticios había un tema que nos interesaba tratar y es el relacionado con las chucherías, aunque en las charlas con los padres/madres insistimos en lo que estas perjudican sobre todo la salud bucodental de los niños/as, todavía vemos un uso abusivo de las mismas en el horario escolar, ya que encontramos niños/as que a la entrada del colegio ya están comiendo “chuches”. Por todo ello, algo que debe ser un hábito en el día a día de los niños y niñas es la higiene buco dental, concienciar a los niños/as de la importancia de la misma es otra de las tareas que nos fijamos. Por ello para motivarlos, en el aula se pueden hacer diversas actividades como el seguimiento de las veces y los momentos en que ellos/as se cepillan los dientes. No podemos terminar este artículo sin hablar sobre los principales trastornos infantiles relacionados con la educación infantil. Hay una serie de causas que pueden provocar estos trastornos: causas biológicas, como por ejemplo el exceso de alimentación, causas socioculturales, por malos hábitos y causas psicológicas, como llamadas de atención. Los trastornos más comunes que podemos encontrar son los siguientes: Híper selectividad en la alimentación, es decir, ofrecerle al niño/a gran variedad de alimentos y que ellos puedan elegir, qué quieren comer. El niño inapetente, es aquel que en ningún momento del día tiene ganas de comer. El niño que come a cualquier hora. Obesidad, provocada especialmente por no comer todo tipo de alimentos, sino principalmente grasas, dulces y chucherías. Anorexia, por la falta de comer las proteínas, nutrientes, vitaminas necesarias para el organismo. Pica. Se refiere a esos niños y niñas que sólo hacen picar entre horas, pero que además normalmente, los alimentos que pican, no suelen ser sanos. CONCLUSIÓN. Como conclusión de este artículo, debemos resaltar la importancia de la alimentación no solo en la etapa de educación infantil, ya que los 13
  14. 14. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 conocimientos y hábitos que se adquieren a estas edades, van a repercutir en gran medida en nuestra vida de adultos. Debemos de tener en cuenta la necesidad de la coordinación familiaescuela, pues las horas de comer se desarrollan fundamentalmente en casa. Además, en una época de estrés y agotamiento, se dan cosas como: alimentacióm inadecuada, sobrepeso, comidas rápidas habiendo adquirido estas últimas demasiada importancia en la vida de nuestros niños y niñas de educación infantil. Terminaremos este artículo con la siguiente cita " Una comida bien equilibrada es como una especie de poema al desarrollo de la vida”. Anthony Burgess (n. 1917). Escritor y político inglés. BIBLIOGRAFÍA. Varela, G. (2008). Ingesta recomendada en la nutrición infantil. Fernándes G. (2002). Patrones alimentarios en el siglo XXI. Problemas y perspectivas. Madrid. Aljibe. www.infantil.profes.net. 14
  15. 15. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 SECCIÓN: SECUNDARIA LA ENERGÍA, FUENTES Y TIPOS DE ENERGÍA. AUTOR: ANTONIO ELÍAS JURADO PEREA DNI: 44.253.518T ESPECIALIDAD: TECNOLOGÍA La energía es necesaria para el desarrollo de la humanidad, en todos los campos de su actividad tecnológica. La escasez de energía va a ser un factor predominante en el futuro inmediato, que nos va a llevar a que la energía sea cara, escasa y dé lugar a crisis de suministros y precios, como las que periódicamente padecemos. La energía se define como la capacidad que poseen los cuerpos para producir trabajo. La energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma. La humanidad ha adquirido los conocimientos técnicos y la tecnología necesaria para utilizar diferentes formas de energía, transformarlas y obtener electricidad, para su posterior transporte, distribución y consumo. La generación y utilización de energía conlleva problemas como la escasez de recursos no renovables, carbón, petróleo, etc., la gestión, almacenamiento y destrucción de residuos radiactivos, la contaminación de las centrales térmicas, etc. La energía se define como la capacidad que poseen los cuerpos para producir trabajo. El problema del agotamiento de los recursos energéticos, planteado tras la crisis del petróleo de 1973, abrió el camino hacia la utilización de fuentes de energía renovables. Las investigaciones recientes en este ámbito se centran, además en la puesta en marcha de procesos no contaminantes. La energía en el pasado En los inicios de la historia, la fuerza muscular fue la única fuente de energía utilizada. Además, el hombre descubrió que podía emplear la energía del viento para la navegación, navegación a vela, o la energía del agua en movimiento, rueda hidráulica. A partir del siglo XI comenzó a utilizarse el carbón como combustible. El Renacimiento fue una época de desarrollo cultural y científico y el hombre buscó formas más sencillas de utilización de la energía. Como consecuencia, y ya a finales del siglo XVIII, tuvo lugar un rápido desarrollo de la tecnología aplicada a los procesos productivos, en el marco de lo que se ha dado en denominar la Revolución Industrial. El calor pasó a ocupar un lugar central en la tecnología y con el desarrollo de la 15
  16. 16. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 termodinámica, se consiguió, en unas pocas décadas llegar a construir las máquinas térmicas que caracterizaron esta fase de la evolución tecnológica. Fuentes de energías renovables y no renovables Con el nombre de fuentes de energía y recursos renovables se designan aquellas que son inagotables y que aparecen en la tierra de manera continua, como: energía hidráulica, solar, eólica y mareomotriz. Por el contrario, las fuentes de energía de recursos no renovables se encuentran de forma limitada en el planeta y a medida que son consumidas, sus reservas disminuyen; son el carbón, el petróleo, el gas natural, la energía geotérmica y la nuclear. Energía hidráulica, eólica y mareomotriz La principal forma de aprovechamiento de la energía procedente del agua y del viento es su aplicación a la producción de energía eléctrica. Las centrales hidroeléctricas utilizan la fuerza de los ríos, haciéndola descender por gravedad, para que atraviese una turbina que impulsa un generador. Las centrales de energía mareomotriz son instalaciones en las que se construye un dique provisto de un túnel, que aísla el agua del mar para emplear el desnivel provocado por la marea. En el interior del túnel se canaliza el agua, que origina un flujo similar al de un curso fluvial. La cantidad de energía obtenida de esta manera es, no obstante muy pequeña. La energía procedente del viento es dispersa, aleatoria e intermitente. En función de estas características, puede decirse que su importancia como fuente energética, fuera del ámbito de las centrales electroeólicas, es limitada. No obstante, puede emplearse para la extracción de agua en pozos, para accionar molinos de viento y para poner en movimiento pequeñas dinamos. La energía solar La energía solar es la que llega a la tierra en forma de radiación electromagnética procedente del sol, donde se genera como resultado de un proceso de fusión nuclear. Existen dos formas principales de aprovechar la energía solar: la conversión térmica y la conversión fotovoltaica. La térmica presenta tres modalidades diferentes: a baja, media o alta temperatura. En el primer caso, hasta una temperatura de 90º C, se trata de captar la energía solar gracias a la utilización de superficies de material adecuado, que se instalan de manera que sobre ellas recaiga la máxima incidencia solar. Su aprovechamiento se reduce al ámbito doméstico, por ejemplo para procurar la elevación de la temperatura del agua en una piscina o para los sistemas de calefacción y agua caliente sanitaria. En la conversión térmica a media temperatura, hasta los 200º C, la energía solar se concentra mediante la utilización de dispositivos especiales, que reciben el nombre de lectores. Se emplea esta modalidad en ámbitos 16
  17. 17. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 industriales, como por ejemplo, en los procesos de esterilización y destilación del agua marina. Cuando la temperatura supera los 200º C, la energía solar se capta y se concentra para producir vapor de agua, gracias al empleo de una caldera solar. En este caso, se aplica a la obtención de energía electrica, en las centrales solares. El proceso de conversión fotovoltaica consiste en la transformación directa de la energía luminosa en energía eléctrica, a partir de la utilización de células solares o fotovoltaicas. El efecto fotovoltaico se verifica cuando los rayos del sol contactan con un material semiconductor. Cuando los fotones inciden sobre determinados materiales provocan en su interior un desplazamiento de electrones y como resultado, la aparición en sus extremos de una diferencia de potencial. De esta manera actúan como pequeñas pilas o generadores eléctricos. Carbón, petróleo y gas natural El carbón es un combustible fósil formado a partir de la acumulación de vegetales. Sometidos a variaciones de temperatura y presión a lo largo de grandes períodos de tiempo y alterados por diferentes acciones químicas, estos vegetales sufren el proceso de carbonización. La proporción de carbono y el porcentaje de materias volátiles determinan la capacidad calorífica de cada tipo de carbón. El carbón más antiguo, y por tanto con mayos contenido en carbono, menor nivel de materia volátil y más capacidad calorífica es la antracita. Le siguen en importancia la hulla, el lignito y la turba. Además de su utilización como combustible doméstico e industrial, la principal aplicación del carbón se encuentra en el ámbito siderúrgico, donde se usa para producir acero y de manera especial en las centrales térmicas, donde se quema para producir electricidad. El petróleo es un aceite mineral combustible, compuesto esencialmente por hidrocarburos. Es el resultado de la descomposición de restos de organismos vivos, animales y vegetales, en ausencia de aire. Los mencionados residuos orgánicos se depositan en los fondos marinos y fluviales a poca profundidad, en las desembocaduras de los cursos fluviales o en las lagunas desecadas. El proceso de refinado consiste en la operación realizada para separar el petróleo bruto en fracciones, pesadas y ligeras, para su posterior purificación y creación, mediante el proceso de síntesis, de hidrocarburos susceptibles de ser utilizados y que no se dan en la naturaleza. En una primera fase las fracciones obtenidas son metano, etano, propano, butano, gases que se destinan al uso industrial y doméstico, una vez embasados a presión. La segunda fracción está formada por gasolinas y carburantes utilizados como combustibles. A partir de aquí, las sucesivas fracciones permiten la destilación de queroseno, gasoil, fueloil, lubricantes, parafinas, betunes, asfaltos, etc. 17
  18. 18. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 Denominado generalmente gas metano, por la elevada proporción de este que contiene, el gas natural es un hidrocarburo gaseoso que se forma en las ciénagas y pantanos, en las minas y también en los volcanes; aparece frecuentemente en los yacimientos petrolíferos, donde antes se quemaba como otro más de sus residuos. El metano se utiliza como materia prima para obtener metanol, formaldehídos, acetileno y óxido de carbono. Como combustible tiene un alto poder calorífico. En los últimos años, sus usos civiles e industriales han proliferado rápidamente. En áreas urbanas dotadas de una red de distribución de gas, el metano ha sustituido al gas ciudad. La energía nuclear. Este tipo de energía procede de las reacciones nucleares o de la desintegración de los núcleos de determinados átomos. Existen dos tipos de reacciones nucleares que libren energía: la fisión y la fusión nuclear. La fisión consiste en la ruptura de un núcleo pesado en otros dos núcleos, que a su vez, liberan neutrones. Los neutrones desprendidos pueden romper otros núcleos de uranio (uranio-235), que, al fisionarse, vuelven a liberar neutrones. La repetición del proceso determina una propagación de la fisión a toda la masa: lo que se conoce como la reacción en cadena, que provoca la liberación de gran cantidad de energía. La fusión nuclear es el proceso de unión de varios núcleos ligeros para formar uno más pesado y estable. Para que se verifique la fusión, es necesario que se produzca un acercamiento entre los núcleos iniciales, venciendo las fuerzas electrostáticas de repulsión. La energía necesaria para que los núcleos reaccionen puede proceder de la energía térmica, reacciones termonucleares, o del empleo de un acelerador de partículas. Ha sido en el terreno militar donde las experiencias de fusión nuclear han dado resultados, ciertamente amenazantes, con la fabricación de bombas nucleares. En principal problema que se plantea al hablar de energía atómica y centrales nucleares es la cuestión del almacenamiento y destrucción de los residuos radiactivos. Energía geotérmica El aprovechamiento del calor producido continuamente por la lenta desintegración de elementos radiactivos en el interior de la tierra constituye la base de la energía geotérmica. Este tipo de energía puede salir al exterior de diferente manera; en forma de gases a altas temperaturas, como vapor y agua hirviendo, en el caso de los géiseres, o en forma de agua caliente, como en las fuentes de aguas termales. El principal uso de la energía geotérmica es la producción de electricidad, a partir de yacimientos de vapor y rocas calientes. Tipos de energía 18
  19. 19. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 Cuando un cuerpo es capaz de realizar trabajo físico, se dice que posee energía. Ésta, que puede ser debida a la posición del cuerpo, a su movimiento o a su propio estado, es única, aunque se manifiesta de manera diversa a partir de la transformación de unas formas en otras. La producción de trabajo puede determinar fenómenos de distinta naturaleza cono: caloríficos, químicos, mecánicos, etc. En función de esta diversidad, se habla de energía térmica, energía química, energía mecánica, energía nuclear, etc., sin que ello implique la existencia de varios tipos de energía. Las distintas formas de manifestarse la energía están asociadas a los cambios que experimentan los sistemas materiales. La energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma si un cuerpo experimenta un cambio en su estado. Cuando un cuerpo está aislado, es decir, cuando no puede ceder energía al exterior ni recibirla, la suma de todas las formas de energía que posee se mantiene constante, aunque dentro del propio sistema cerrado que representa el cuerpo sí se están produciendo transformaciones de energía de una forma a otra. Energía cinética y potencial La capacidad de los cuerpos para producir trabajo mecánico por el hecho de estar moviéndose se llama energía cinética. La energía cinética adquirida por un cuerpo se mide por el trabajo realizado sobre él ara ponerlo en movimiento o por el que el cuerpo realiza hasta que se para. Su fórmula es: Ec= ½ mv2 siendo m la masa del cuerpo y v la velocidad a la que se mueve. La otra forma de energía mecánica es la energía potencial, que no se manifiesta exteriormente. Es la que tienen los cuerpos elevados, que producen trabajo al caer, energía potencial gravitatoria; la de los resortes tensos, que realizan trabajo al quedar libres, energía potencial elástica; o la de un cartucho de dinamita que, en el momento de la explosión, transforma la energía química que contiene en energía cinética mecánica, energía potencial química. La energía potencial almacenada por un cuerpo se mide, igual que la cinética, por el trabajo realizado sobre él para adquirirla o por el que el cuerpo realiza para perderla. La energía potencial (Ep) de un cuerpo sometido a la fuerza de la gravedad respecto de un plano horizontal tomado como referencia es el producto de su peso (P) por la distancia (h) a dicho plano: Ep= P x h = m x g x h Principio de conservación de la energía. Energía mecánica. Dado un sistema físico aislado (que no cede ni toma energía de ningún otro), el principio de conservación de la energía se hace válido si consideramos únicamente 19
  20. 20. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 transformaciones de tipo mecánico: la suma de las energías cinética y potencial que un cuerpo posee en una posición B es la misma que poseía en A. Si llamamos E a la energía mecánica total, dada por la suma de las energías potencial y cinética, en un campo de fuerzas gravitatorio la energía mecánica total de un punto material permanece constante, esto es: E= Ep + Ec = constante Pesemos, por ejemplo, en un cuerpo situado a una cierta altura del suelo, que tomamos como punto de referencia para la medida de la energía potencial. Si el cuerpo está en reposo, su energía cinética es nula, por lo que su energía total coincide con su energía potencial. Si lo dejamos caer, su energía potencial disminuye conforme va perdiendo altura, y su energía cinética aumenta conforma va aumentando su velocidad. Cuando el cuerpo llegue al suelo, su energía potencial será nula y su energía total será sólo energía cinética. El principio de conservación de la energía mecánica resulta fundamental para la solución de muchos problemas en física. Hay que recordad, no obstante, que las consideraciones realizadas son válidas sólo en el caso ideal de que el sistema mecánico esté aislado, es decir, que no pueda recibir ni ceder energía del exterior. Energía mecánica y rozamiento Lo expuesto en el apartado anterior no se cumple en la práctica en los sistemas reales. Cualquier movimiento realizado por un cuerpo está sometido inevitablemente al rozamiento, ya sea con otro cuerpo en contacto o con el propio aire. El rozamiento provoca un frenado del desplazamiento, que se traduce en una pérdida de energía cinética, al disminuir la velocidad, y en consecuencia, de la energía mecánica. Esta pérdida de energía no es tal, como ya se ha indicado: la energía cinética se transforma en energía calorífica. Principio de mínima energía Todos los sistemas en la naturaleza evolucionan hacia el estado de mínima energía potencial: cualquier cuerpo en un plano inclinado rueda hasta el punto más bajo, en el que la energía potencial es mínima o nula; un muelle comprimido tiende a estirarse, para adquirir la condición de mínima deformación y por tanto de mínima energía; una reacción química evoluciona hacia el estado de menor contenido energético. También los electrones en el átomo se hallan siempre en el nivel de menor energía posible, en estado de no excitación. Energía térmica Si se ponen en contacto dos cuerpos a diferentes temperaturas, se produce una transmisión de calor del cuerpo más caliente al más frío, hasta que se iguala la 20
  21. 21. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 temperatura de ambos. Lo que entendemos por transmisión de calor es exactamente otra forma de manifestarse la energía. La energía térmica de un cuerpo está relacionada con la energía mecánica a nivel molecular, ya que se entiende como la suma de energías mecánicas asociadas a los movimientos de todas las moléculas que lo componen. Si bien no se puede medir el valor absoluto de esta forma de energía, si es posible calcular la variación que experimenta al aumentar o disminuir la temperatura: esto es lo que se denomina calor. El principio de conservación de la energía en termodinámica es equivalente a la mecánica, en este caso la energía mecánica se denomina energía interna. La energía interna de un sistema es la suma de las energías cinéticas, asociadas a los movimientos de todas las moléculas, las energías potenciales, asociadas a su posición, las energías de vibración y de rotación de las partículas que integran el sistema, las energías de enlace y la energía térmica. Para cada reacción química existe una energía asociada, que se puede manifestar de diferentes formas: como energía eléctrica, luminosa, nuclear, mecánica, calorífica, etc. Lo habitual es que se manifieste como energía calorífica, ya que en la mayor parte de las reacciones se produce una transferencia energética desde el sistema al entorno o al revés. Esto es así por que tanto los reactivos como los productos almacenan una cierta energía en su interior, denominada entalpía. Hablamos entonces de reacciones exotérmicas, cuando desprenden calor al exterior por ser los reactivos más energéticos que los productos, es el caso de las reacciones de combustión, o endotérmicas, cuando el sistema absorbe energía del exterior por ocurrir lo contrario. Los cambios de energía en las reacciones químicas son debidos a la ruptura de los enlaces entre las moléculas de los reactivos y a la formación de nuevos enlaces entre ellas para dar lugar a los productos. Energía electrostática El concepto de energía potencial, es decir, la energía de un cuerpo asociada a su posición, se traduce en términos de electricidad en la energía potencial electrostática. Supongamos una carga eléctrica q situada en un punto del espacio, a una distancia r de otra carga Q de signo contrario. Por el mero hecho de hallarse en ese punto, la carga q posee una energía potencial Ep. Si se libera la carga q el efecto de la fuerza atractiva haría que se aproximara a Q, con lo que se liberaría esa energía potencial. Si llevamos de nuevo la carga q a su posición inicial, estaremos realizando un trabajo en contra de la fuerza de atracción entre q y Q, que se invierte en aumentar la energía Ep de la carga q. Conclusión: 21
  22. 22. Eduinnova Revista digit@l Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 La energía es necesaria para el desarrollo de la humanidad, en todos los campos de su actividad tecnológica. La escasez de energía va a ser un factor predominante en el futuro inmediato, que nos va a llevar a que la energía sea cara, escasa y dé lugar a crisis de suministros y precios, como las que periódicamente padecemos. Debemos prestar mucha atención a todas las energías en el desarrollo, pero de forma especial, las energías alternativas (solar, eólica, hidráulica, biomasa y otras), que no son contaminantes, no son caducas y muchas de ellas gratuitas en su origen. Debemos conocer de forma sencilla y práctica todo aquello que se relaciona con la energía, destacando el conocimiento de los principales productos energéticos (renovables y no renovables), las energías alternativas, los procedimientos para la generación de electricidad, las instalaciones fotovoltaicas, las instalaciones térmicas...etc. La energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma. Una vez que la humanidad ha adquirido los conocimientos técnicos y la tecnología necesaria para poder hacerlo, utiliza diferentes formas de energía para transformarlas y obtener principalmente en electricidad, para su posterior transporte, distribución y consumo. La generación y utilización de energía conlleva problemas como la escasez de recursos no renovables, carbón, petróleo, etc., la gestión, almacenamiento y destrucción de residuos radiactivos, la contaminación de las centrales térmicas, etc. En un intento por obtener una energía limpia, prácticamente inagotable, en la actualidad se continúa estudiando las reacciones de fusión, logro que se alcanzará en cualquier momento determinado cuando seamos capaces de controlar de forma pacífica el poder energético es estas reacciones químicas. Como hemos visto la energía potencial es la que tiene un cuerpo elevado, que produce un determinado trabajo al caer. Este principio es el que se utiliza en las centrales hidroeléctricas para conseguir electricidad a partir de la energía potencial del agua almacenada por la presa. En las centrales termoeléctricas, la energía calorífica es empleada para producir electricidad. Dependiendo del sistema transformador de energía térmica en energía eléctrica empleado, las centrales termoeléctricas pueden ser de vapor, de gas o diesel. La energía procedente del sol es una de las principales energías alternativas en la actualidad, sobre todo en países como España, en los que hay un gran número de horas de exposición solar. Entre las fuentes de energía renovable se encuentra la solar. Una de las aplicaciones es la transformación de la energía luminosa en energía 22
  23. 23. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 eléctrica o en energía calorífica. Cada vez hay más viviendas utilizan la energía solar para obtener agua caliente sanitaria, calefacción y un sistema de iluminación. Bibliografía: * Fuentes de energía. José Roldán Viloria Ediciones Paraninfo, S. A., 2008. * Las fuentes de energía. Carlos J. Pardo Abad. Síntesis, 1993. 23
  24. 24. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA AUTOR: ANTONIO ELÍAS JURADO PEREA DNI: 44.253.518T ESPECIALIDAD: TECNOLOGÍA Las centrales hidroeléctricas son instalaciones que aprovechan la energía potencial contenida en el agua transportada por los ríos, para convertirla en energía eléctrica. Para ello, emplean un sistema de turbinas acopladas a alternadores. Las centrales hidroeléctricas actúan a partir de la energía potencial del agua embalsada a niveles superiores con respecto al punto donde se encuentra situada la central. Durante la caída, el agua se transforma en energía cinética, que se aplica al movimiento de turbinas hidráulicas unidas a generadores, para su transformación en energía eléctrica. Una turbina hidráulica es una rueda formada por paletas curvas denominadas álabes, sobre las que actúa la corriente de agua, poniéndolas en movimiento. Un ejemplo de las ventajas del uso de la energía hidroeléctrica es que la potencia generada por este medio, deja de generarse mediante la combustión en centrales térmicas de combustibles fósiles, lo cual supone un ahorro económico, una menor dependencia de los recursos no renovables y una menor contaminación ambiental. En España tenemos aproximadamente unas 800 centrales hidroeléctricas, que tienen un rango de tamaño muy variado, más que las centrales térmicas. Las 20 centrales de más de 200 MW representan en conjunto el 50% de la potencia hidroeléctrica de total instalada. En el otro extremo, existen centenares de pequeñas instalaciones con potencias menores de 20 MW. La potencia hidroeléctrica total instalada en el año 2000 era algo más de 20.000 MW. Hay que recordar que un generador funciona sobre la base de los principios de inducción electromagnética, descubierta en 1831 por Michael Faraday, fue un físico y químico británico que estudió el electromagnetismo y le electroquímica. Logró crear una corriente eléctrica al mover un imán junto a un circuito eléctrico cerrado. La inducción electromagnética es el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz (f. e. m. o voltaje) en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable, o bien en un medio móvil respecto a un campo magnético estático. Es así, que, cuando dicho cuerpo es un conductor, se produce una corriente inducida. Este fenómeno está recogido en la Ley de Faraday, que expresa que la magnitud del voltaje inducido es proporcional a la variación del flujo magnético. 24
  25. 25. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 Por otra parte, Heinrich Lenz, que fue un físico alemán, comprobó que la corriente debida a la f. e. m. inducida se opone al cambio de flujo magnético, de forma tal que la corriente tiende a mantener el flujo. Esto es válido tanto para el caso en que la intensidad del flujo varíe, o que le cuerpo conductor se mueva respecto de él. Lenz, formuló la ley que dice: “El sentido de las corrientes o fuerza electromotriz inducida es tal que se opone siempre a la causa que la produce, o sea, a la variación del flujo”. Existen dos tipos de generadores, los que originan una corriente eléctrica continua, llamados dinamos, y los que crean una corriente alterna, denominados alternadores. La potencia de una central hidroeléctrica viene determinada por el producto del caudal, el volumen de agua que puede ser desalojado por segundo y el salto, la diferencia de altura existente entre la situación del agua y el lugar donde se sitúa la turbina. El emplazamiento Dado que normalmente, el caudal de los ríos no asegura una aportación regular de agua, excepto en los grandes ríos, la construcción de una central hidroeléctrica requiere del embalse previo de agua en una presa. Se forma así un lago artificial en el que puede generarse un salto a partir del cual se libera la energía potencial de la masa de agua, que se transforma posteriormente en energía eléctrica. El emplazamiento de una central hidroeléctrica viene condicionado, en primer lugar por las características y peculiaridades orográficas del terreno. No obstante, existen dos modelos básicos: el aprovechamiento por derivación de las aguas y el aprovechamiento por acumulación. Aprovechamiento por derivación En este primer caso, las aguas del río se desvían mediante la construcción de una pequeña presa hacia un canal que las conduce hasta un depósito, la cámara de descarga, procurando que la pérdida de nivel sea mínima. Aprovechamiento por acumulación En las centrales de aprovechamiento por acumulación se construye una presa a altura determinada, en un tramo del río que presenta un desnivel apreciable. De esta manera, el desnivel del agua se sitúa en un punto cercano al extremo superior de la presa. Para aprovechar el volumen de embalse de la cota superior, a media altura se sitúa la toma de aguas, en la base inferior se emplaza el sistema de turbina-alternador. Funcionamiento de una central hidroeléctrica: componentes principales La presa Se trata de un elemento esencial en los aprovechamientos hidráulicos. Existen dos grandes tipos de presas, las construidas con el sistema de gravedad y las de 25
  26. 26. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 bóveda. En el primer caso, el propio peso del muro de la presa sirve para contener el agua. En las presas de bóveda, la contención de las aguas se consigue mediante el empuje que ejercen los dos extremos del arco formado por la presa sobre las paredes laterales de la roca. Los aliviaderos En la pared principal de la presa existen puntos donde parte del agua retenida se libera sin necesidad de que pase previamente por la sala de máquinas, donde se localiza el sistema de turbina-alternador. Los aliviaderos entran en funcionamiento cuando se producen grandes avenidas en el río o para asegurar las necesidades de riego. La salida del agua por los aliviaderos se regula gracias a la presencia de grandes compuertas metálicas. La energía de caída del agua ha de ser disipada para evitar que cause daños en su caída a los terrenos emplazados aguas debajo de la presa. La instalación de cuencos de amortiguación permite guiar la corriente. Tomas de agua Se sitúan en la pared anterior de la presa, la que da al embalse, al agua. Desde las tomas de agua parten diversas conducciones que se dirigen hacia las turbinas. Un sistema de compuertas permite regular el volumen de agua que llega a la sala de maquinas; por otra parte, la existencia de rejillas metálicas impide el acceso de elementos extraños, tales como troncos o ramas, que podrían dañar la maquinaria. Desde las tomas, el agua pasa a una tubería forzada que atraviesa el cuerpo de la presa y conduce el agua hacia las máquinas de la central. En el interior de la tubería, el agua transforma su energía potencial en cinética, es decir, al caer desde cierta altura adquiere velocidad. La sala de máquinas: turbina y alternador La turbina y el alternador son los mecanismos esenciales de la central hidroeléctrica. Cuando el agua llega a las máquinas, actúa sobre los álabes de la turbina, haciendo girar el rodete y perdiendo energía. El rodete de la turbina permanece unido por un eje al rotor del alternador, que, al girar con los polos excitados por una corriente continua, induce una corriente alterna en las bobinas del estator del alternador. Cuando el agua ha cedido su energía, es restituida al curso del río, aguas abajo de la instalación. Unido al eje de la turbina y el alternador gira un generador de corriente continua, empleado para excitar los polos del rotor del alternador. De esta manera, en los terminales del estator aparece una corriente alterna de media tensión y alta intensidad. Mediante un transformador, esta corriente altera sus propiedades y pasa a 26
  27. 27. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 ser de alta tensión y baja intensidad. Se encuentra ya disponible para ser transportada mediante líneas de alta tensión hacia los centros de distribución y consumo. Centrales hidroeléctricas de bombeo Las centrales de bombeo constituyen un tipo específico de instalaciones eléctricas. Están pensadas para lograr el máximo aprovechamiento de la energía del agua. Una central hidroeléctrica de bombeo consta de dos embalses emplazados a diferente altura. En las horas en que la demanda de electricidad en más alta o máxima, el funcionamiento del sistema no cambia respecto de las centrales hidroeléctricas convencionales. Así, el agua almacenada en el embalse superior provoca con su caída el giro de una turbina que se encuentra asociada a un alternador. Finalizada esta operación, el agua permanece almacenada en el embalse ejecutado en un nivel inferior. Cuando la demanda de electricidad disminuye, el agua almacenada en el embalse de cota inferior, se bombea hacia el superior, haciendo posible que el ciclo se reinicie. Para ello, la central está provista de motobombas o bien turbinas reversibles que pueden actuar como bombas y alternadores que funcionan como motores. Las centrales termoeléctricas no pueden adaptarse a los cambios de demanda señalados, puesto que están diseñadas para producir de manera estable electricidad. Puede darse el caso de que, en un momento de poca demanda, se esté generando un volumen de energía eléctrica excesivo. Dado que la energía no puede almacenarse, en las centrales de bombeo puede aprovecharse la generada en la central termoeléctrica, funcionando a su mínimo técnico, para elevar el agua desde el embalse inferior al superior. Una vez que el agua ha sido recuperada, la central de bombeo se utiliza nuevamente como central hidroeléctrica convencional, a lo largo del periodo del día en que la demanda es mayor. En suma, las instalaciones hidroeléctricas de bombeo evitan la pérdida de una parte importante de energía, optimizando el aprovechamiento de los recursos hidráulicos. En España tenemos aproximadamente unas 800 centrales hidroeléctricas, que tienen un rango de tamaño muy variado, más que las centrales térmicas. Las 20 centrales de más de 200 MW representan en conjunto el 50% de la potencia hidroeléctrica de total instalada. En el otro extremo, existen centenares de pequeñas instalaciones con potencias menores de 20 MW. 27
  28. 28. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 La potencia hidroeléctrica total instalada en el año 2000 era algo más de 20.000 MW. El criterio de distribución de las centrales obedece a la existencia de caídas de agua con la suficiente altura y energía. Existen, por lo tanto, densas concentraciones de centrales en las montañas del ángulo noroeste y en el Pirineo, donde empezaron a construirse desde principios del siglo XX para abastecer de energía a la industria catalana. Otras centrales se reparten más aleatoriamente por las montañas del interior de la península, aprovechando los puntos donde existe agua y desnivel suficientes ligados a núcleos montañosos. La mayor concentración de grandes centrales se da en la caída de los ríos Duero y Tajo cuando abandonan la meseta, ya en la frontera con Portugal. Las centrales de Villarino, Saudelle, Aldeavilla, José María de Oriol y Cedillo, suman nada menos que el 20% del total de la potencia hidráulica instalada en el país, y el 7% de la potencia eléctrica total. El mapa representa las centrales mayores de 20 MW. Se indica el nombre de las 10 centrales mayores de 300 MW. Las dos características principales de una central hidroeléctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generación de electricidad son: 28
  29. 29. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 1.- La potencia, que está en función del desnivel existente entre el nivel medio del embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal máximo que se puede dirigir hacia las turbinas, además de las características de las turbinas y de los generadores usados en la transformación. 2.- La energía garantizada en un lapso de tiempo determinado, generalmente un año, que está en función del volumen útil del embalse y de la potencia instalada. La potencia de una central hidroeléctrica puede variar desde unos pocos MW (megavatios), hasta los 14.000 MW que tiene la central de Itaipú, situada en la frontera entre Brasil y Paraguay, sobre el río Paraná, dónde se encuentra la segunda mayor central hidroeléctrica del mundo, que tiene instaladas 20 turbinas de 700 MW cada una. La mayor es la Presa de las Tres Gargantas, en China, con una potencia instalada de 22.500 MW. Las centrales hidroeléctricas y las centrales térmicas (que usan combustibles fósiles) producen energía de una manera muy similar. En ambos casos la fuente de energía es usada para impulsar una turbina que hace girar un generador eléctrico, que es el que produce la electricidad. Una central térmica usa calor para, a partir de agua, producir el vapor que acciona las paletas de una turbina, en contraste con la planta hidroeléctrica, la cual usa la fuerza del agua (energía potencial) directamente par accionar la turbina. Un ejemplo de las ventajas del uso de la energía hidroeléctrica es que la potencia generada por este medio, deja de generarse mediante la combustión en centrales térmicas de combustibles fósiles, lo cual supone un ahorro económico, una menor dependencia de los recursos no renovables y una menor contaminación ambiental. Un ejemplo de esto es el proyecto Palomino, ubicado en la República Dominicana, se espera obtener una generación anual de aproximadamente 184 GWh/año, lo cual le ahorrará al país 400.000 barriles de petróleo con un valor cercano a los 60 millones de dólares. Grandes centrales hidroeléctricas del mundo La central hidroeléctrica Simón Bolívar, también conocida como Represa del Gurí y antes llamada central hidroeléctrica de Raúl Leoni, esté situada en el Cañón de Necuima, a cien kilómetros de la desembocadura del río Caroní en el Orinoco, en Venezuela. La generación de energía eléctrica de esta planta supera los 50.000 GWh 29
  30. 30. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 al año, que son capaces de abastecer un consumo equivalente de unos 300.000 barriles de petróleo diarios, lo que ha permitido la sustitución de energía procedente de la generación mediante centrales térmicas por la hidroelectricidad, que permite la finalidad de ahorrar combustibles líquidos, petróleo, que se pueden conservar para otros fines, o en el caso que nos ocupa de Venezuela, para su exportación. La ejecución de esta obra comenzó en 1963 y finaliza en 1978, fue inaugurada en su totalidad en 1986. En una primera fase tubo una potencia total instalada de 2.065 MW producida por 10 unidades generadoras, más tarde, en la etapa final, se construyó una segunda casa de máquinas, donde se instalaron otras 10 unidades generadoras de 730 MW cada una. Actualmente es la tercera central hidroeléctrica más grande del mundo, alcanzando la capacidad instalada los 10.000 MW, sólo superada por Itaipú (Brasil y Paraguay) y Las Tres Gargantas (China). La represa hidroeléctrica de Itaipú, está situada en la frontera entre Paraguay y Brasil, sobre el cauce del río Paraná. Está construida con hormigón, roca y tierra. Es la central hidroeléctrica más grande de los hemisferios sur y occidental, y la segunda más grande del mundo, sólo superada por la presa de Las Tres Gargantas. El agua embalsada es de 29.000 Hm3 y ocupa un área aproximada de 1.400 Km2, con unos 200 Km. de extensión en línea recta. Se calcula que ha tenido un coste aproximado de 15.000 millones de €. La potencia total de generación electro-hidráulica instalada es de 14.000 MW, formada por 20 turbinas generadoras de 700 MW, cada una. Esta central hidroeléctrica ha tenido picos de producción anual muy altos, durante el año 2000, se produjeron 93.400 GWh año, para que nos hagamos una idea de la magnitud, se generó el 95 % de energía eléctrica que consume Paraguay y el 24 % de la que consume un gigante como Brasil, con sus casi 193 millones de habitantes y sus cerca de ocho millones y medio de kilómetros cuadrados de superficie, comparativamente, en extensión es 17 veces más grande que España y su población es 4,168 veces la nuestra. Las obras de Itaipú comenzaron en 1978 con los trabajos para desviar el río Paraná de su cauce con el fin de secar el lecho original del río para poder construir la presa principal realizada con hormigón. Que se terminó en 1982, cuando fueron concluidas las primeras obras de la represa y las compuertas del canal de desvío fueron cerradas. Las aguas embalsadas subieron 100 m en apenas 15 días debido a las fuertes lluvias ocurridas en aquella época. Itaipú produce una media de 90 millones de megavatios-hora (MWh) por año, aunque en condiciones favorables del caudal del río Paraná se pueden llegar a 30
  31. 31. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 incrementar esa cantidad. Durante el año 2008, la represa de Itaipú alcanzó un nuevo récord histórico de producción de energía, se alcanzaron los 94,7 millones de MWh producidos. Esta capacidad de producción se obtiene con 18 unidades de generación en funcionamiento constante, mientras que dos unidades permanecen en mantenimiento. Se optimiza al máximo la producción mediante un eficiente programa de mantenimiento de las máquinas y el control permanente del sistema de generación de energía que evita fallos y pérdidas en la producción. Esta cantidad de energía nunca ha sido alcanzada por ninguna otra central hidroeléctrica del mundo. La central china de las Tres Gargantas situada sobre el río Yang Tse, con la potencia instalada de 22400 MW, no podrá exceder a Itaipú en la producción anual de energía, ya que el caudal del río Paraná tiene un alto volumen de agua durante todo el año. La presa de las Tres Gargantas, está situada en China, sobre el cauce del río Yang Tse, es la central hidroeléctrica más grande del mundo. La presa se levanta a orillas de la cuidad de Yichag, en el centro de China, el embalse podrá almacenar unos 39.300 millones de m3, la presa mide 2.309 metros de longitud, una anchura de 126 m y una altura de 185 metros. Está diseñada para evitar las inundaciones que el río sufría en sus orillas cada cierto tiempo y para mejorar el control del cauce del río y proteger a los 15 millones de chinos que habitan en sus orillas. Está dotada con 32 unidades de generación, turbinas de 700 MW cada una, de las que 14 unidades se han colocado en lado norte de la presa, 12 unidades en el lado sur y las 6 restantes subterráneas, alcanzando los 22.500 MW instalados al estar terminada. Esta central tiene el título de la mayor represa para generación de energía del mundo. Será el mayor proyecto hidroeléctrico en el mundo con una capacidad total de 18,20 millones de kilovatios y una producción anual de 84.680 millones de kilovatios hora. Los especialistas en energía hidroeléctrica predicen que la capacidad de generación de electricidad de este proyecto permanecerá sin igual internacionalmente durante muchos años. Se calcula que se requerirían 50 millones de toneladas de carbón sin refinar ó 25 millones de toneladas de petróleo crudo para producir la misma cantidad de energía que la producción anual del Proyecto de las Tres Gargantas. Por lo tanto, el proyecto evitará la emisión de entre un millón y dos millones de toneladas de dióxido de azufre, de 300.000 a 400.000 toneladas de óxido de nitrógeno, 10.000 toneladas de monóxido de carbono y 150.000 toneladas de hollín al aire anualmente. Además del importante coste económico de los combustibles fósiles que se dejan de necesitar. También es importante mencionar el costo aproximado de 29.000 millones de $, aunque en este caso, está fuera de toda duda, que también es una obra de propaganda política. 31
  32. 32. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 Los datos relativos a nuestro país, según datos aportados por el Ministerio de Industria y Energía, pertenecientes al año 2010, son: la potencia total instalada correspondiente a las centrales hidroeléctricas fue de 19.553 MW, que generaron un total de 45.446 GWh, para una demanda total de 279.996 GWh. Si analizamos los datos y los comparamos con las cifras de estas tres grandes centrales hidroeléctricas, vemos que teniendo una potencia instalada que casi dobla a la de la central Venezolana Simón Bolívar, sin embargo producimos unos 5.000 GWh /año menos. Debemos tener en cuenta que la producción depende de la cantidad de agua embalsada o de la regularidad de agua en el cauce, que es lo que hace que la central de Itaipú sea la más eficiente si comparamos la potencia instalada y la producción de energía conseguida. Conclusión: Las centrales hidroeléctricas son instalaciones que aprovechan la energía potencial contenida en el agua transportada por los ríos, para convertirla en energía eléctrica. Para ello, emplean un sistema de turbinas acopladas a alternadores. Las centrales hidroeléctricas actúan a partir de la energía potencial del agua embalsada a niveles superiores con respecto al punto donde se encuentra situada la central. Durante la caída, el agua se transforma en energía cinética, que se aplica al movimiento de turbinas hidráulicas unidas a generadores, para su transformación en energía eléctrica. Una turbina hidráulica es una rueda formada por paletas curvas denominadas álabes, sobre las que actúa la corriente de agua, poniéndolas en movimiento. En España tenemos aproximadamente unas 800 centrales hidroeléctricas, que tienen un rango de tamaño muy variado, más que las centrales térmicas. Las 20 centrales de más de 200 MW representan en conjunto el 50% de la potencia hidroeléctrica de total instalada. En el otro extremo, existen centenares de pequeñas instalaciones con potencias menores de 20 MW. La potencia hidroeléctrica total instalada en el año 2000 era algo más de 20.000 MW. Bibliografía y fuentes consultadas: Energía hidroeléctrica José Francisco Sanz Osorio Universidad de Zaragoza, 2008. * Ministerio de Industria, Energía y Turismo www.minetur.gob.es 32
  33. 33. Revista digit@l Eduinnova La energía en España 2010 * Red Eléctrica Española www.ree.es * Asociación Española de la Industria Eléctrica www.unesa.es 33 Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010
  34. 34. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 LA CENTRAL TERMOELÉCTRICA AUTOR: ANTONIO ELÍAS JURADO PEREA DNI: 44.253.518T ESPECIALIDAD: TECNOLOGÍA En una central hidroeléctrica, la producción de energía eléctrica se puede realizar a partir de la combustión de carbón, fuel-oil o gas natural, etc., en el interior de una caldera. Generalmente, este tipo de instalaciones se denominan centrales termoeléctricas convencionales, para diferenciarlas de otras centrales termoeléctricas que, como las nucleares o las solares, generan electricidad también a través de un ciclo termodinámico, pero utilizando fuentes de energía diferentes de los combustibles fósiles y recurriendo a una tecnología muy avanzada, mucho más reciente que la aplicada en las centrales termoeléctricas convencionales. Componentes principales de una central térmica convencional: Caldera: en este espacio el agua se transforma en vapor, es decir, • cambia su estado. Esta acción se produce gracias a la combustión del gas natural (o cualquier otro combustible fósil que pueda utilizar la central) la cual genera gases a muy alta temperatura que al entrar en contacto con el agua líquida la convierte en vapor. Este agua circula por unas cañerías llamadas serpentines donde se produce el intercambio de calor entre los gases de la combustión y el agua. • Turbina de vapor: es la máquina que recoge el vapor de agua y gracias a un complejo sistema de presiones y temperaturas, consigue que se mueva el eje que la atraviesa. Esta turbina tiene 4 cuerpos, uno de alta presión, uno de media presión y dos de baja presión. El eje atraviesa los cuatro cuerpos y está conectado con el generador. • Generador: máquina que recoge la energía mecánica generada por el eje que atraviesa la turbina y la transforma en eléctrica. Las centrales eléctricas transforman la energía mecánica del eje en una corriente eléctrica trifásica y alterna. Funcionamiento de las centrales termoeléctricas clásicas Sea cual sea el combustible fósil utilizado, ya hemos indicado que los más usuales son el fuel-oil, gas o carbón, las centrales termoeléctricas funcionan según el mismo esquema básico; las diferencias vienen dadas por el peculiar tratamiento que cada uno de los combustibles mencionados experimenta antes de ser inyectado en la 34
  35. 35. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 caldera. Asimismo, determinadas instalaciones, como los quemadores de la caldera, varían dependiendo de dicho factor. Uno de los elementos esenciales en una instalación termoeléctrica es el depósito donde se almacena el combustible, ubicado dentro del propio recinto. En las centrales de carbón, el mineral se tritura previamente en molinos, que lo convierte en un polvo muy fino; de esta manera, la combustión resultará más fácil. Desde el molino se envía a la caldera mediante chorros de aire precalentado. En las centrales de fueloil, este componente se precalienta para asegurar su fluidificación; posteriormente en inyectado en quemadores especialmente adaptados, cuyo diseño y funcionamiento es diferente si el combustible empleado es gas. Las centrales mixtas disponen de instalaciones aptas para quemar indistintamente todo tipo de combustibles fósiles. Cuando el gas, carbón o el fuel-oil ha llegado a la caldera, los quemadores provocan su combustión, como consecuencia de la cual se genera energía calorífica. Esta energía transforma el agua que transita por la vasta red de tubos que compones la caldera en vapor, a elevada temperatura. A continuación, el vapor de agua, a gran presión, penetra en la turbina, integrada por tres cuerpos, de alta, media y baja presión, unidos a un mismo eje. En el primero de estos cuerpos, el de alta presión, existen centenares de paletas o álabes de pequeño tamaño. En el segundo, los álabes también numerosos son mayores. Finalmente, las paletas del cuerpo de baja presión son aún más grandes que las precedentes. Con esta gradación de tamaños se aprovecha al máximo la fuerza del vapor, puesto que éste va disminuyendo su presión poco a poco; ésta es la razón de que los álabes de la turbina crezcan en tamaño a medida que se pasa de un cuerpo a otro. Antes de que el vapor penetre en la turbina es necesaria su deshumidificación. Si no se sometiera a dicho proceso, las diminutas gotas de agua que transporta en suspensión serian despedidas a gran velocidad contra los álabes, erosionando el mecanismo. Así pues, el vapor de agua a presión provoca el giro de los álabes o paletas de la turbina y la hace girar generando una energía mecánica. Por otra parte, el eje que mantiene unidos los tres cuerpos de la turbina hace girar, a su vez, un alternador que se encuentra conectado a ella, produciendo energía eléctrica. Gracias al empleo de un transformador, la energía eléctrica pasa a la red de transporte tras elevar su tensión. El vapor, cuya presión ha resultado ya muy debilitada, pasa a los condensadores, donde se enfría y se convierte nuevamente en agua. El agua retorna otra vez a los tubos que conforman las paredes de la caldera, reiniciándose así el ciclo productivo. La protección del medio ambiente 35
  36. 36. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 La emisión de residuos a la atmósfera y los propios procesos de combustión que se producen en las centrales termoeléctricas tienen una incidencia importante sobre el medio ambiente. Para tratar de paliar, en la medida de lo posible, los daños que estas plantas provocan en el entorno natural, se incorporan a las instalaciones diversos elementos y sistemas. El problema con la contaminación es máximo en el caso de las centrales termoeléctricas convencionales que utilizan como combustible carbón. En las de fueloil o gas, los niveles de polución son mucho menores, prácticamente inapreciables en las plantas de gas. Sin embargo, la combustión del carbón tiene como consecuencias la emisión de partículas y ácidos de azufre. Unos de los sistemas ideados para reducir el volumen de emanaciones es la construcción de chimeneas de gran altura que sirven para dispersar las mencionadas partículas en la capas altas de la atmósfera, consiguiendo así que su nociva influencia sea mínima. Por otra parte, el empleo de filtros electrostáticos y precipitadores permite la retención de estas partículas volátiles dentro de la propia central. En las centrales de fuel-oil, la emisión de partículas sólidas es, como se ha indicado, mucho más pequeña. No obstante, ha de tenerse en cuenta la emisión de óxidos de azufre y hollines ácidos. El efecto de los primeros puede ser anulado parcialmente a través de diversos sistemas de purificación; los hollines pueden ser neutralizados gracias a la adicción de neutralizantes de la acidez. El proceso de combustión que se verifica en las centrales termoeléctricas constituye una forma de contaminación (contaminación térmica) que puede ser contrarrestada gracias a la instalación de torres de refrigeración. Como se ha indicado, el agua que, tras ser convertida en vapor, se emplea para hacer girar la turbina, es enfriada en los condensadores para volver nuevamente a los conductos de la carera. La refrigeración se lleva a cabo utilizando el agua del mar o la de algún río cercano a la instalación; esta agua recibe el calor incorporado por el agua de la central que atraviesa los condensadores. Cuando los caudales de los ríos son pequeños, las centrales emplean sistemas de refrigeración en circuito cerrado, a través de torres refrigerantes, para evitar así la contaminación térmica. El agua caliente procedente de los condensadores penetra en la torre a determinada altura. De manera natural, el aire frío asciende en forma continua en la torre. El agua, al penetrar en ella desciende por su propio peso y, en su caída, tropieza con un sistema de rejillas colocadas de tal manera que la pulverizan hasta convertirla en una fina lluvia. Cuando las gotas de agua caen contactan con la corriente de aire frío ascendente, pierden su calor. El agua 36
  37. 37. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 enfriada de esta manera retorna a los condensadores por medio de un circuito cerrado; el proceso de producción continúa eliminado los daños medioambientales. En diversos países se han puesto en marcha proyectos encaminados a aprovechar estos residuos nocivos producidos por la combustión en las centrales termoeléctricas; asimismo, el exceso térmico de estas plantas puede servir para criar determinadas especies marinas, cuyo desarrollo se beneficia del aumento de la temperatura de las aguas en las que se desarrollan. La aplicación de las nuevas tecnologías La gasificación del carbón in situ o el empleo de maquinaria hidráulica de arranque de mineral y de avance continuo son dos de los procedimientos utilizados para optimizar el aprovechamiento del carbón. Con estos sistemas es posible explotar yacimientos de poco espesor o bien aquellos en los que el mineral se encuentra disperso o mezclado en exceso. La gasificación consiste en inyectar oxígeno en el yacimiento para provocar la combustión del carbón. Así se produce un gas aprovechable para generar energía eléctrica gracias a la instalación de centrales eléctricas en la bocamina. El segundo de los procedimientos mencionados se lleva a cabo lanzando potentes chorros de agua contra las vetas de mineral para provocar los denominados barros de carbón que a través de tuberías, son evacuados fuera de la mina. Por otra parte, puede mencionarse también el sistema de combustión de carbón en lecho fluidificado. Según este método, el carbón se quema en un lecho de partículas inertes, por ejemplo caliza, a través del cual se hace pasar una corriente de aire que soporta el peso de las partículas, manteniéndolas en suspensión. Finalmente, cabe citar diversas líneas de investigación con nuevas tecnologías, encaminadas a sustituir el fuel-oil, en un intento de reducir la dependencia respecto del petróleo. 37
  38. 38. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 Diagrama de una central térmica de carbón de ciclo convencional 1. Torre de refrigeración 10. Válvula de control de gases 19. Supercalentador 11.Turbina de vapor de alta 2. Bomba hidráulica 20. Ventilador de tiro forzado presión 3. Línea de transmisión 12. Desgasificador 21. Recalentador (trifásica) 22. Toma de aire de 4. Transformador (trifásico) 13. Calentador combustión 14. Cinta transportadora de 5. Generador eléctrico (trifásico) 23. Economizador carbón 6. Turbina de vapor de baja 15. Tolva de carbón 24. Precalentador de aire presión 7. Bomba de condensación 16. Pulverizador de carbón 25. Precipitador electrostático 8. Condensador de superficie 17. Tambor de vapor 26. Ventilador de tiro inducido 9. Turbina de media presión 18. Tolva de cenizas 27. Chimenea de emision Central térmica de ciclo combinado 38
  39. 39. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 La central térmica de ciclo combinado es aquella donde se genera electricidad mediante la utilización conjunta de dos máquinas generadoras: a) Un turbogrupo de gas b) Un turbogrupo de vapor Es decir, para la transformación de la energía del combustible en electricidad se superponen dos ciclos: a) El ciclo de Brayton (turbina de gas): Toma el aire directamente de la atmósfera y se somete a un calentamiento y compresión para aprovecharlo como energía mecánica o eléctrica. b) El ciclo de Rankine (turbina de vapor): Donde se relaciona el consumo de calor con la producción de trabajo o creación de energía a partir de vapor. Las características principales de las centrales térmicas de ciclo combinado son: • Flexibilidad: la central puede operar a plena carga o cargas parciales, hasta un mínimo de aproximadamente el 45% de la carga máxima. • Eficiencia elevada: el ciclo combinado proporciona mayor eficiencia por un margen más amplio de potencias. • Consideraciones medioambientales: Sus emisiones son más bajas. • Coste de inversión bajo por MW instalado, periodos de construcción cortos, menor superficie por MW instalado y bajo consumo de agua de refrigeración. 2. Ventajas del Ciclo Combinado • • Menores emisiones y ahorro energético en forma de combustible. • Mayor rendimiento de la planta y flexibilidad en la operación. • 39 Menor impacto visual y costes menores de inversión. Mayor eficacia para una amplia categoría de potencias.
  40. 40. Eduinnova Revista digit@l Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 Partes fundamentales de una central de ciclo combinado Para entender el funcionamiento de una Central Térmica de Ciclo Combinado, que se explicará en el siguiente punto, hay que conocer primero las partes que la forman: • Turbina de gas: consta de compresor, cámara de combustión y la propia turbina. • Compresor: generalmente es un compresor por etapas y su función es inyectar el aire a presión por la combustión del gas y la refrigeración de las zonas calientes. • Cámara de combustión: en este punto de la instalación es donde se mezclan el gas natural con el aire a presión y se produce la combustión. • Turbina de gas: en ella se produce la expansión de gases que provienen de la cámara de combustión. Consta de tres o cuatro etapas de expansión y la temperatura de los gases en la entrada está alrededor de 1.400º C saliendo de la turbina a temperaturas superiores a los 600º C. • Caldera de recuperación: en esta caldera convencional el calor de los gases que provienen de la turbina de gas se aprovechan en un ciclo de agua-vapor. • Turbina de vapor: esta turbina acostumbra a ser de tres cuerpos y está basada en la tecnología convencional. Es muy habitual que la turbina de gas y la turbina de vapor se encuentren acopladas a un mismo eje de manera que accionan un mismo generador eléctrico. Funcionamiento de una central de ciclo combinado En primer lugar, el aire es comprimido a alta presión en el compresor, después pasa a la cámara de combustión donde se mezcla con el combustible. A continuación, los gases de combustión pasan por la turbina de gas donde se expansionan y su energía calorífica se transforma en energía mecánica transmitiéndolo al eje de la turbina. Los gases que salen de la turbina de gas se llevan a una caldera de recuperación de calor para producir vapor, a partir de este momento tenemos un ciclo agua-vapor 40 convencional explicado en el apartado de centrales térmicas
  41. 41. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 convencionales. A la salida de la turbina el vapor se condensa (trasformándose nuevamente en agua) y vuelve a la caldera para empezar un nuevo ciclo de producción de vapor. Actualmente la tendencia es acoplar la turbina de gas y la turbina de vapor a un mismo eje de manera que accionan conjuntamente un mismo generador eléctrico. Impactos medioambientales de les centrales de ciclo combinado La utilización de gas natural para la generación de electricidad mediante la tecnología del ciclo combinado se encuentra dentro de la política medioambiental de un gran número de países, ya que ofrece un gran número de ventajas en comparación con el resto de tecnologías de producción eléctrica. En concreto, las emisiones de CO 2 en relación a los KWh producidos son menos de la mitad de las emisiones de una central convencional de carbón. ¿Que es la biomasa? La palabra biomasa describe los materiales provenientes de seres vivos animales o vegetales. Es decir, toda la materia orgánica (materia viva) procedente del reino animal y vegetal. Toda esta materia se convierte en energía si le aplicamos procesamientos químicos. La biomasa era la fuente energética más importante para la humanidad hasta el inicio de la revolución industrial, pero su uso fue disminuyendo al ser sustituido por el uso masivo de combustibles fósiles. Actualmente el mundo de la biomasa está repartido de forma muy desigual. Mientras que en los países desarrollados es la energía renovable la más utilizada y conocida, a muchos países en vías de desarrollo es la principal fuente de energía la biomasa y cada vez mejor. Eso también ha hecho que las industrias utilicen la biomasa en vez de los combustibles fósiles que son contaminantes. La energía de la biomasa proviene en última instancia del Sol. Los vegetales absorben y almacenan una parte de la energía solar que llega a la tierra, llega también a los animales en forma de alimento y energía. Cuando la materia orgánica almacena 41
  42. 42. Eduinnova Revista digit@l Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 la energía solar, también crea subproductos que no sirven para los animales ni para fabricar alimentos pero si para hacer energía de ellos. Tipos de biomasa La biomasa se puede clasificar en tres grandes grupos: • Biomasa natural: es la que se produce a la naturaleza sin la intervención humana. • Biomasa residual: son los residuos orgánicos que provienen de las actividades de las personas. Por ejemplo, restos del trabajo del campo, de los albañiles cuando transforman la madera o de las ciudades (residuos sólidos urbanos (RSU). • Biomasa producida: son los cultivos energéticos, es decir, campos de cultivo donde se ha un tipo de especie con la único finalidad de su aprovechamiento energético. Conversión de la biomasa en energía Existen diferentes formas para transformar la biomasa en energía que se pueda aprovechar, pero hay dos de ella que hoy en día se utilizan más: métodos termoquímicos y bioquímicos. • 42 Métodos termoquímicos
  43. 43. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 Es la manera de utilizar el calor para transformar la biomasa. Los materiales que funcionan mejor son los de menor humedad (madera, paja, cáscaras, etc.). Se utilizan para: • Combustión: existe cuando quemamos la biomasa con mucho aire (20-40% superior al teórico) a una temperatura entre 600 y 1.300ºC. Es el modo más básico para recuperar la energía de la biomasa, de donde salen gases calientes para producir calor y poderla utilizar en casa, en la industria y para producir electricidad. • Pirolisis: se trata de descomponer la biomasa utilizando el calor (a unos 500ºC) sin oxígeno. A través de este proceso se obtienen gases formados por hidrógeno, óxidos de carbono e hidrocarburos, líquidos hidrocarbonatos y residuos sólidos carbonosos. Este proceso se utilizaba hace ya años para hacer carbón vegetal. • Gasificación: existen cuando hacemos combustión y se producen diferentes elementos químicos: monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), hidrógeno (H2) y metano (CH4), en cantidades diferentes. La temperatura de la gasificación puede estar entre 700 y 1.500ºC y el oxígeno entre un 10 y un 50%. Según se utilice aire u oxígeno, se crean dos procedimientos de gasificación distintos. Por un lado, el gasógeno o “gas pobre” y por otro el gas de síntesis. La importancia de éste es que puede transformar en combustibles líquidos (metanol y gasolinas), por eso se están haciendo grandes esfuerzo que tienden a mejorar el proceso de gasificación con oxigeno. • Co-combustión: consiste en la utilización de la biomasa como combustible de ayuda mientras se realiza la combustión de carbón en las calderas. Con este proceso se reduce el consumo de carbón y se reducen las emisiones de CO2. • Métodos bioquímicos Se llevan a cabo utilizando diferentes microorganismos que degradan las moléculas. Se utilizan para biomasa de alto contenido en humedad. Los más corrientes son: • Fermentación alcohólica: técnica que consiste en la fermentación de hidratos de carboneo que están en las plantas y en la que se consigue un alcohol (etanol) que se puede utilizar para la industria: disolventes y combustibles. • Fermentación metánica: es la digestión anaerobia (sin oxigeno) de la biomasa, donde la materia orgánica se descompone (fermenta) y se crea el biogás. Sistemas de aprovechamiento de la biomasa 43
  44. 44. Revista digit@l Eduinnova Nº 34 – ENERO 2012 ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 Si a la gran variedad de biomasa existente aplicamos distintas tecnologías podemos transformar esta energía para usarla en: Producción de energía térmica: son sistemas de combustión directa. Se utilizan para dar calor, que se puede utilizar directamente, como por ejemplo, para cocer alimentos o para secar productos agrícolas. También se pueden aprovechar para hacer vapor para la industria o para generar electricidad. El peligro sin embargo, es la contaminación. Producción de biogás: la finalidad es conseguir combustible, principalmente el metano, muy útil para aplicaciones térmicas para el sector ganadero u agrícola, subministrando luz y calor. Endesa tiene una planta de producción de biogás en el municipio de Garraf (Barcelona). • Producción de biocombustibles: son una alternativa a los combustibles tradicionales del transporte y tienen un grado de desarrollo desigual en los diferentes países. Existen dos tipos de biocombustibles: bioetanol y biodiesel. • Bioetanol: substituye la gasolina. En el caso del etanol, y en cuanto a la producción de materia prima, actualmente se obtiene de cultivos tradicionales como el cereal, el maíz y la remolacha. • Biodiesel: Su principal aplicación va dirigida a la substitución del gasoil. En un futuro servirá para variedades orientadas a favorecer las calidades de producción de energía. Producción de energía eléctrica: la electricidad se puede producir par combustión o gasificación y se pueden obtener potencias de hasta 50 MW. O por gasificación. 44
  45. 45. Revista digit@l Nº 34 – ENERO 2012 Eduinnova ISSN 1989-1520 Depósito Legal: SE 7617-2010 ¿Qué es una central de biomasa? Es una instalación industrial diseñada para generar energía eléctrica a partir de recursos biológicos. Estos recursos biológicos utilizados como combustibles son la leña, desechos orgánicos, excrementos de animales, celulosa y una inmensa cantidad de materiales orgánicos. Esta es una central que utiliza fuentes renovables para la producción de energía eléctrica. Funcionamiento de una central de biomasa de generación eléctrica Una central de biomasa se ocupa de obtener energía eléctrica mediante los distintos procesos de transformación de la materia orgánica. En primer lugar, el combustible principal de la instalación y los residuos forestales se almacenan en la central. Allí se los trata para reducir su tamaño, si fuera necesario. A continuación, pasa a un edificio de preparación del combustible, donde se clasifica en función de su tamaño y finalmente se llevan a los correspondientes almacenes. A continuación son conducidos a la caldera para su combustión, eso hace que el agua de las tuberías de la caldera se convierta en vapor debido al calor. El agua que circula por las tuberías de la caldera proviene del tanque de alimentación: donde se precalienta mediante el intercambio de calor con los gases de combustión aún más lentos que salen de la propia caldera. Del mismo modo que se hace en otras centrales térmicas convencionales, el vapor generado a la caldera va hacia la turbina de vapor que está unida al generador eléctrico (donde se produce la energía eléctrica que se transportará a través de las líneas correspondientes). El vapor de agua se convierte en líquido al condensador, y desde aquí es nuevamente enviado al tanque de alimentación cerrándose así el circuito principal agua-vapor de la central. Impacto ambiental de una central de biomasa Esta es la única fuente de energía que aporta un balance de CO2 favorable, siempre y cuando la obtención de la biomasa se realice de una forma renovable y sostenible de manera que el consumo del recurso se haga más lentamente que la capacidad de la Tierra para regenerarse. De esta manera la materia orgánica es capaz de retener durante su crecimiento más CO2 del que libera en su combustión, sin incrementar la concentración de CO2. 45

×