Transcript La Energía y sus transformaciones. Enrique Herrera Raquejo. Departamento de Tecnología. ¿Qué es la Energía? • Para un sistema aislado, podemos construir una función E=fai.

La Energía y sus
transformaciones.
Enrique Herrera Raquejo.
Departamento de Tecnología.
¿Qué es la Energía?
• Para un sistema aislado, podemos construir una
función E=fai (t) tal que E= constante a lo largo
del tiempo. E representa una magnitud
característica del sistema considerado,
independiente del tiempo: Es la Energía del
sistema. (Enciclopedia de las Ciencias y Técnicas)
• En todas las transformaciones que se estudian
en Física, el concepto de Energía juega un
papel fundamental. Aparece al principio en
mecánica donde significa capacidad de
trabajo….(Enciclopedia Universalis)
• Capacidad de producir una
acción.(Diccionario de la Ciencia)
• Causa capaz de transformarse en
trabajo mecánico.(Diccionario de la Lengua española)
• Todo lo que es trabajo, proviene del
trabajo o produce trabajo. (Robert)
La palabra energía es un concepto abstracto y difícil de comprender.
Por motivos de conveniencia podemos adoptar las definiciones
siguientes:
• La energía es la capacidad que tiene un
cuerpo de producir trabajo.
• La energía es lo que se debe suministrar o
quitar a un sistema material para
transformarlo.
Fuentes de Energía
No Renovable.
Convencionales.
Contaminates.
Renovables.
Alternativas.
Limpias.
Renovables.
Alternativas.
Limpias.
CLIMATIZACIÓN
SOLAR
SOLAR
EÓLICA
HELIOTÉRMICA
FOTOVOLTAICA
MAREOMOTRIZ
GEOTÉRMICA
BIOMASA
NUCLEAR DE
FUSIÓN
OTRAS FUENTES.
OLAMOTRIZ
HIDROTÉRMICA
Energía Solar.
• Energía radiante procedente del sol.
• La radiación solar incide sobre la
atmósfera en forma de ondas
electromagnéticas.(Rayos gamma, UV,
visible e infrarrojos)
• El tiempo que tarda en llegar a la Tierra es
de 8 minutos.
• Su potencia luminosa es de 3,6 1026 w.
Algunos datos sobre el Sol.
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Distancia a la Tierra: 150 millones de km.(au)
Diámetro: 1.400.000 km. (110 veces el de la Tierra)
Composición: Hidrógeno y Helio.
Temperatura en la superficie gaseosa (fotosfera): 6.000
ºC.
Temperatura en el núcleo: 15 millones ºC.
La densidad en el centro del Sol es 22 veces mayor que la
del hierro.
Cantidad de energía generada por segundo: 3,6 1026 J.
La vida del Sol se estima en diez mil millones de años.
Ventajas de la energía solar.
• Elevada calidad energética.
• Pequeño o nulo impacto ecológico.
• Inagotable a escala humana.
Problemas de la energía solar.
• Se produce de forma semialeatoria
estando sometida a ciclos día-noche y
estacionales, invierno-verano.
• Llega a la Tierra de forma dispersa.
• No se puede almacenar de forma directa,
siendo necesario realizar una
transformación energética.
Transformaciones energéticas.
ENERGÍA SOLAR
PASIVA.
ENERGÍA SOLAR ACTIVA
DE BAJA, MEDIA Y ALTA
TEMPERATURA.
Energía solar pasiva.
• Es una forma de aprovechamiento que capta la
energía solar, la almacena y distribuye de
forma natural, sin mediación de elementos
mecánicos.
• Se consigue mediante la óptima disposición de
una serie de elementos arquitectónicos,
aprovechando al máximo la energía solar
recibida y las posibilidades de ventilación
natural.
Elementos básicos utilizados en la
arquitectura solar pasiva.
• Acristalamiento. Captan la energía solar reteniendo el
calor por efecto invernadero.
• Masa térmica. Cuya finalidad es almacenar energía y suele
estar constituida por elementos estructurales o volúmenes
destinados para este fín.
• Elementos de protección. Tales como aislantes,
aleros, persianas, etc.
• Reflectores. Producen incremento de radiación en invierno y
pueden actuar como elementos de protección en verano.
Energía solar activa de baja
temperatura.
• Estos sistemas se caracterizan por
emplear, como elemento receptor de
energía, el colector o panel solar plano,
y son utilizados principalmente como
calentadores de agua para uso
sanitario.
• Un colector es un dispositivo capaz de
absorber la radiación solar y transmitirla a
un fluido de modo que este aumente
sensiblemente su temperatura.
Los colectores solares se utilizan cada vez mas para
la producción de agua caliente de uso doméstico y
para la calefacción de las viviendas.
Funcionamiento de una instalación de
baja temperatura.
COLECTORES PLANOS.
•Cubierta transparente.
•Superficie captadora y
conductos de circulación
del fluido caloportador.
•Aislante térmico.
•Carcasa.
•Juntas y selladores.
Dos tipos de colectores de agua por termosifón.
Se basa en el aprovechamiento de las corrientes de convección.
El agua caliente tiene una densidad menor, por lo que se produce
una estratificación según niveles de temperatura.
Circulación forzada.
Aplicaciones.
• Producción de agua caliente sanitaria.
• Calentamiento de piscinas.
• Calefacción en sector doméstico o
servicios.
• En agricultura: Invernaderos y secaderos.
• En la industria: Precalentamiento de
fluidos y acondicionamiento de naves.
Energía solar de media
temperatura.
• Va destinada a aquellas aplicaciones que
requieren temperaturas muy elevadas.
• A partir de 80ºC los colectores planos
convencionales presentan un rendimiento
prácticamente nulo.
• Cuando se pretende generar vapor entre
100ºC y 250ºC debe acudirse a otro tipo
de elementos de captación.
Colectores cilíndricos
parabólicos.
Aplicaciones:
• Producción de vapor para procesos industriales.
• Desalinización.
• Refrigeración mediante energía solar.
• Generación de energía eléctrica.
Energía solar de alta temperatura.
Para aplicaciones que requieren temperaturas superiores a 250 ºC,
fundamentalmente producción de energía eléctrica.
Permite conseguir temperaturas muy elevadas que pueden ser
incluso superiores a 2.000 ºC.
Sistemas de concentración
empleados.
• Paraboloides.
• Colectores cilíndricos
parabólicos.
• Centrales de torre.
CENTRALES SOLARES.
Centrales heliotérmicas.
Convierten la energía solar en energía térmica
y ésta a su vez, en energía eléctrica.
Las transformaciones energéticas que se producen en ellas
siguen el siguiente proceso:
• La radiación solar calienta el fluido portador hasta que
este alcanza la temperatura deseada.
• El fluido pasa por un generador de vapor donde
intercambia el calor acumulado y produce vapor a alta
presión.
• El vapor acciona un grupo turbina alternador y produce
electricidad que puede distribuirse a través de la red
convencional.
• El fluido una vez enfriado, retorna a los colectores para
repetir el proceso.
Centrales solares de Tabernas (Almería)
Central de colectores de
concentración.
Colectores de concentración.
Central de torre.
Helióstatos.
Células fotovoltaicas.
Silicio monocristalino,
policristalino o amorfo.
(Impurezas < 0,2 ppm)
Condiciones de
funcionamiento:
• Densidad de radiación: 1000
w/m2.
• Temperatura 25ºC. (Al
aumentar la temperatura,
diminuye su rendimiento).
• Rendimiento: 15%-25% (Es
proporcional a la intensidad
de radiación)
Tipos de silicio.