Tecnologia Industrial I. Energia. Presentación del tema 1/8 Fuentes de energia y combustibles

1. 1. Fonts Primàries
2. Tèrmica i Nuclear
3. Hidràulica
4. Eòlica
5. Solar
6. Geotèrmica i Marina
7. Valoració
8. Càlculs
Tecnologia Industrial
Energia

2. Energia?
Capacitat per fer un treball
𝑊 = 𝐹 · 𝑥 · 𝑐𝑜𝑠 ∝
𝑃 =
𝑊
𝑡
W, Treball [ J ]
F, Força [ N ]
X, Distància [ m ]
P, Potència [ W ]
t, Temps [ s ]
Mecànica
Posició i velocitat
Tèrmica
Vibració molècules
Química
Enllaços
Sonora
Vibració del medi
Nuclear
Cohesió del nucli
Elèctrica
Corrent d’electrons
Radiant
Ones electromgn
Efecte Joule
Termoelèctrics
Reactor
Reacció
química
Reacció
química
Altaveu
Micròfon
L’energia no es crea
ni es destrueix,
es transforma
2

3. Energia?
“La lluita per la vida és una competició per l’energia disponible”
Ludwig Boltzman (1886)
“És evident que la sort de la població humana està inextricablement relacionada amb l’ús
que es fa dels sistemes energètics”
Marion King Hubbert (1969)
3

4. Energia?
Constant solar: 1372 W/m2
70%
30%
𝐂 𝟔 𝐇 𝟏𝟐 𝐎 𝟔 + 6O2
𝐇𝐞𝐭𝐞𝐫ò𝐭𝐫𝐨𝐟𝐬
6CO2 + 6H2O + 𝐄
6CO2 + 6H2O + 𝐄
𝐀𝐮𝐭ò𝐭𝐫𝐨𝐟𝐬
𝐂 𝟔 𝐇 𝟏𝟐 𝐎 𝟔 + 6O2
4

5. Fonts d’energia
Energies primàries o secundàries
Energies renovables o no renovables
5

6. Combustibles
6

7. Combustibles: Carbó mineral
Torba
<50% C
Molta aigua
Lignit
55-75% C
Hulla
75-90% C
Antracita
>90% C
Poca aigua
7

8. Combustibles: Petroli
8

9. Combustibles: Petroli
9

10. Combustibles: Gas Natural
10

11. Combustibles. Càlculs
Combustió: Combinació del material amb l'oxigen alliberant energia
C4H10 + 6 O2 4 CO2 + 5 H2O
Q = m · Ce T2 − T1
pC (p,T) = pC (cn)
p
101300
·
273
273 + T
pC, poder calorífic [J/m3]
pC, pC en CN (0ºC, 1 atm)
p, pressió [Pa]
T, temperatura [ºC]
m, massa [kg]
Ce, calor específica [kJ/kg·ºC]
1 Cal = 4,18 J
1 atm = 101.300 Pa
Q = m · PC
gas
11

12. Combustibles. Càlculs
Q = m · Ce T2 − T1
pC (p,T) = pC (cn)
p
101300
·
273
273 + T
Q = m · PC
gas
Una industria necessita escalfar diàriament 15.000 litres d’aigua des de
20ºC a 90ºC. Per fer-ho disposa d’una instal·lació de carbó.
Quant carbó ha de cremar diàriament?
Aigua: Ce = 1 kcal/kg·ºC
Instal·lació: η = 75%
Carbó: PC = 28 MJ/kg
12
producció consum

13. Combustibles. Càlculs
Calcula el consum de benzina per cada 100 km d’un automòbil amb un
motor de 60 CV que circula a 100 km/h.
Motor: η = 32%
Benzina: PC = 32 MJ/l
Q = m · Ce T2 − T1
pC (p,T) = pC (cn)
p
101300
·
273
273 + T
Q = m · PC
gas
13
producció consum

14. Combustibles. Càlculs
Una central tèrmica que consumeix gas natural disposa d’un grup motriu
de 200 MW de potència.
Calcula el consum horari de gas si es subministra a P=506 kPa i T=20ºC.
Instal·lació: η = 40%
Gas natural: PC CN= 46 MJ/m3
14
Q = m · Ce T2 − T1
pC (p,T) = pC (cn)
p
101300
·
273
273 + T
Q = m · PC
gas
14
producció consum

15. Energia Nuclear
Nombre atòmic
Nombre màssic
Isòtop
Radioactivitat
Energia nuclear
Reacció nuclear
Fusió / Fissió
Massa crítica
“Combustibles” nuclears
2
1H +3
1H→4
2He+1
0n+E 235
92U+1
0n→140
56Ba+93
36Kr+21
0n +E
15

16. Consum global d’energies primàries
Consum per font
16

17. Curs 2019/20
Institut de Sentmenat
PedroLorenzo
plorenzo@xtec.cat
Tecnologia Industrial
1. FONTS D’ENERGIA PRIMÀRIA