- Definición de
energía y su relación con el
trabajo - La energía y su
historia - Energía
eólica - Energía
solar - Energía
fotovoltaica - Energía
biovegetal - Energía
cinética - Energía
interna - Energías
marinas - Energía
geotermal - Energía
potencial - Energía
mecánica - Energía
eléctrica - Energía
libre - Energía
combinada - Energía
geotérmica - Energía
calorífica o térmica - Energía
magnética - Energía
electroestática - Energía
química - Energía
nuclear - Fuentes de
energía renovables y no renovables - Principio de
conservación de la energía - Generación
y transmisión de la electricidad - Bibliografía
"LA ENERGIA ES UNA
FUERZA QUE
SIEMPRE SE TRANSFORMA, NUNCA SE DESVANECE"
Definición
de energía y su relación con el
trabajo.
Llamamos energía a la capacidad de trabajo que
tiene un cuerpo o sistemas de
cuerpos. Por ejemplo: La energía no puede ser creada, ni
consumida, ni destruida.
Si no que puede ser convertida o transferida.
Cuando un cuerpo se desplaza las fuerzas actuantes
realizan un trabajo. Asimismo, cuando un cuerpo se encuentra a
cierta altura, potencialmente esta capacitado para desplazarse
hasta el plano, en donde, se realizara un trabajo
mecánico.
En este caso el sistema
físico puede efectuar trabajo. Osea: un sistema
físico posee energía cuando tiene capacidad para
realizar un trabajo.
Un cuerpo colocado a cierta altura puede realizar
trabajo si se deja caer un resorte comprimido. Realizara un
trabajo al extenderse, etc
La energía y su historia.
Del fuego al reactor nuclear.
Los científicos que estudian la evolución de la especie humana encontraron
herramientas
de piedra muy rudimentarias.
El uso de una piedra para golpear otra como si fueran un
martillo, o el acto de arrojar una piedra o una lanza para cazar
un animal implican la utilización de la energía
cinemática, pues, al estar en movimiento, el
arma o la herramienta resultan mas efectivas en el
trabajo.
Hace unos 30.000 años, el hombre
comenzó a dominar el fuego. La posibilidad de encender y
mantener el fuego permitió la calefacción, el
comienzo de la cocción de los alimentos y marco
los inicios de la metalurgia.
El hombre
primitivo necesitaba la energía de los alimentos (la
energía calórica) la cual debía ser
consumida en grandes proporciones ya que la búsqueda de
los mismos era dificultosa. Hace 10.000 años, con la
aparición de la ganadería
y la agricultura,
el hombre comenzó a gastar menos energía en la
búsqueda de los alimentos y mantuvo fuentes de
energía disponibles como son los rebaños y la
plantaciones.
Mas tarde, empezaron a usarse animales para la
tracción de arados. La utilización de la
energía aportada por animales fue extendiéndose al
transporte, la
molienda de granos o las bombas para
impulsar agua.
Los molinos
Otra etapa de aprovechamiento de la energía es el
desarrollo de
los molinos. Diferentes civilizaciones comenzaron a utilizarlos:
primero, movido por corrientes o caídas de agua y, luego,
impulsados por el viento.
La energía cinética del aire
también se utilizo en la navegación para reemplazar
a los remeros que impulsaban los barcos. Mediante las velas, los
barcos convertían la energía cinética del
aire en energía cinética de la nave.
Las maquinas de vapor
En el siglo XVII se produjo el desarrollo de las
maquinas a vapor.
Desde comienzos del siglo XVII, se utilizaba como
combustible el carbón mineral. Las minas de las que
extraía el carbón se inundaban frecuentemente y
el agua era
extraída mediante bombas accionadas por
caballos.
En 1712, se utilizo por primera vez una bomba impulsada
por un motor de vapor,
diseñado por Thomas Newcomen.
James Watt en 1769 le realizo modificaciones y logro un
motor rendimiento. La maquina de Watt se utilizo hasta 1784 para
desagotar minas.
A medida que las maquinas de vapor eran más
seguras y eficientes, comenzaron a ser usadas para el
transporte.
Robert Fulton realizo pruebas con un
pequeño barco impulsado por una maquina de vapor e
instalo, en los EE.UU. la primera línea de barcos de este
tipo. En 1823, comenzó a circular en Inglaterra el
primer ferrocarril con una locomotora de vapor.
Los motores de
combustión interna.
El desarrollo de los motores que utilizan la
energía interna del petróleo tuvo varias etapas. El primer
antecedente corresponde a dos ingenieros italianos, que hicieron
funcionar un motor alimentado con gas alumbrado.
Nicolás Otto desarrollo en Alemania el
primer modelo de
motor, que permitió la fabricación de
automóviles en forma industrial.
Los motores livianos permitieron los primeros ensayos de
navegación aérea. Así fue como los globos
aerostaticos se convirtieron en dirigibles. En 1903, se realizo
el primer vuelo en un avión impulsado por un motor. El
desarrollo y la difusión del uso de los motores de
combustión interna comenzó a generar una gran
dependencia energética respecto del petróleo.
Los motores
eléctricos.
En 1799, se invento la pila. A partir de este hecho que
transformaba la energía química en energía
eléctrica se produce el avance en energía
eléctrica.
En 1840, se crearon los primeros motores
eléctricos, osea, sistemas que transformaban
energía eléctrica en cinética (como por
ejemplo los juguetes
alimentados por pilas). Luego se
desarrollaron los motores de corrientes alterna que hoy utilizan
los artefactos domésticos. En 1880 comenzó a
expandirse la iluminación eléctrica, gracias a la
invención de la lamparilla ( que transforma energía
eléctrica en luminosa).
La energía
nuclear: Los reactores
En 1942, se puso en funcionamiento el primer reactor
nuclear, en EE.UU. a partir de este hecho, se abrieron dos
vías para la utilización de la energía
nuclear: una bélica y otra de aplicaciones a la producción de energía
eléctrica.
Es la energía producida por el viento. La primera
utilización de la capacidad energética del viento
la constituye la navegación a vela. En ella, la fuerza del
viento se utiliza para impulsar un barco. Barcos con velas
aparecían ya en los grabados egipcios más antiguos
(3000 a.C.).
Los egipcios, los fenicios y
más tarde los romanos tenían que utilizar
también los remos para contrarrestar una
característica esencial de la energía
eólica, su discontinuidad. Efectivamente, el viento cambia
de intensidad y de dirección de manera impredecible, por lo
que había que utilizar los remos en los periodos de calma
o cuando no soplaba en la dirección deseada. Hoy, cuando
se utilizan molinos para generar electricidad, se
usan los acumuladores para producir electricidad durante un
tiempo cuando
el viento no sopla.
Otra característica de la energía
producida por el viento es su infinita disponibilidad en función
lineal a la superficie expuesta a su incidencia. En los barcos, a
mayor superficie bélica mayor velocidad. En
los parques eólicos, cuantos más molinos haya,
más potencia en
bornes de la central. En los veleros, el aumento de superficie
bélica tiene limitaciones mecánicas (se rompe el
mástil o vuelca el barco).
En los parques eólicos las únicas
limitaciones al aumento del número de molinos son las
urbanísticas.
VENTAJAS DE LA ENERGÍA
EÓLICA
- Es una fuente de energía segura y
renovable. - No produce emisiones a la atmósfera ni genera residuos, salvo los
de la fabricación de los equipos y el aceite de
los engranajes. - Se trata de instalaciones móviles, cuya
desmantelación permite recuperar totalmente la
zona. - Rápido tiempo de construcción (inferior a 6
meses). - Beneficio económico para los municipios
afectados (canon anual por ocupación del suelo). Recurso
autóctono. - Su instalación es compatible con otros muchos
usos del suelo. - Se crean puestos de trabajo
DESVENTAJAS DE LA ENERGÍA
EÓLICA
- Impacto visual: su instalación genera una alta
modificación del paisaje. - Impacto sobre la avifauna: principalmente por el
choque de las aves contra
las palas, efectos desconocidos sobre modificación de
los comportamientos habituales de migración y anidación. - Impacto sonoro: el roce de las palas con el aire
produce un ruido
constante, la casa más cercana deberá estar al
menos a 200 m. (43dB(A)) - Posibilidad de zona arqueológicamente
interesante.
Comparación del impacto ambiental
de las diferentes formas de producir electricidad (en toneladas
GWh producido)
Fuente de | CO2 | NO2 | SO2 | Partículas | CO | Hidrocarburos | Residuos Nucleares | Total |
Carbón | 1058.2 | 2.986 | 2.971 | 1.626 | 0.267 | 0.102 | – | 1066.1 |
Gas | 824 | 0.251 | 0.336 | 1.176 | TR | TR | – | 825.8 |
Nuclear | 8.6 | 0.034 | 0.029 | 0.003 | 0.018 | 0.001 | 3.641 | 12.3 |
Fotovoltaica | 5.9 | 0.008 | 0.023 | 0.017 | 0.003 | 0.002 | – | 5.9 |
Biomasa | 0 | 0.614 | 0.154 | 0.512 | 11.361 | 0.768 | – | 13.4 |
Geotérmica | 56.8 | TR | TR | TR | TR | TR | – | 56.8 |
EÓLICA | 7.4 | TR | TR | TR | TR | TR | – | 7.4 |
Solar | 3.6 | TR | TR | TR | TR | TR | – | 3.6 |
Hidráulica | 6.6 | TR | TR | TR | TR | TR | – | 6.6 |
Una central eólica en Palm-Springs, California
(EUA).
El uso tradicional de los molinos de viento para moler
trigo ha sido ha sido sustituido recientemente por el de generar
electricidad. En Europa y EUA se
han construido varias centrales eólicas de gran
tamaño, principalmente en lugares ventosos de la costa.
Los diseños modernos son básicamente de dos tipos:
turbinas de ejes horizontales que parecen hélices
gigantescas de aviones; y turbinas de ejes verticales, que tienen
la ventaja de que no necesitan estar orientadas hacia el
viento.
Es la energía radiante producida en el Sol como
resultado de reacciones nucleares. Llega a la Tierra en
forma de radiación
a través del espacio en cuantos de energía llamados
fotones, que interactúan con la atmósfera y la
superficie terrestres.
La energía
solar es generada por la llamada fusión
nuclear que es la fuente de todas las estrellas del universo. La
intensidad de la radiación solar en el borde exterior de
la atmósfera, si se considera que la Tierra
está a su distancia promedio del Sol, se llama constante
solar, y su valor medio es
1,37 × 106 erg/s/cm2, o unas 2 cal/min/cm2. Sin embargo,
esta cantidad no es constante, ya que parece ser que varía
un 0,2% en un periodo de 30 años.
La intensidad de energía real disponible en la
superficie terrestre es menor que la constante solar debido a la
absorción y a la dispersión de la radiación
que origina la interacción de los fotones con la
atmósfera.
La intensidad de energía solar disponible en un
punto determinado de la Tierra depende, de forma complicada pero
predecible, del día del año, de la hora y de la
latitud.
Además, la cantidad de energía solar que
puede recogerse depende de la orientación del dispositivo
receptor.
El hombre puede transformar la energía solar en
energía térmica o eléctrica. En el primer
caso la energía solar es aprovechada para elevar la
temperatura de
un fluido, como por ejemplo el agua. Y en el segundo caso la
energía luminosa del sol es transportada por sus fotones
de luz, incide sobre
la superficie de un material semiconductor, ejemplo: el silicio
que forma las células
fotovoltaicas, fabricadas para que mediante de estas los
colectores solares capten la energía y puedan almacenarla
en los acumuladores, produciendo el movimiento de ciertos
electrones que componen la estructura
atómica de la materia.
Un movimiento de electrones produce una corriente
eléctrica que se utiliza como fuente de energía
de componentes eléctricos o bien electrónicos. Es
el caso del principio de funcionamiento de las calculadoras
solares.
Estas centrales de energía solar están en
todo el mundo. En latitudes de 60º, cada metro cuadrado de
un colector solar recibe unos mil kilovatios / hora de
energía solar en un año y puede usar
aproximadamente la mitad de esa energía para calentar
agua. En latitudes de 35º, un colector parecido recibe el
doble.
Los sistemas de energía fotovoltaica permiten la
transformación de la luz solar en energía
eléctrica, es decir, la conversión de una
partícula luminosa con energía (fotón) en
una energía electromotriz (voltaica).
El elemento principal de un sistema de energía
fotovoltaica es la célula fotoeléctrica,
un dispositivo construido de silicio (extraído de la arena
común).
Los paneles solares están constituidos por
cientos de estas células, que conexionados adecuadamente
suministran voltajes suficientes para, por ejemplo, la recarga de
unas baterías. Tienen utilidad en
múltiples campos, desde el ámbito doméstico,
hasta los satélites
artificiales.
Cuando la energía luminosa incide en la célula
fotoeléctrica, existe un desprendimiento de electrones de
los átomos que comienzan a circular libremente en el
material. Si medimos el voltaje existente entre los dos extremos
del material (positivo y negativo) observaremos que existe una
diferencia de potencial entre 0,5 y 0,6 voltios.
Si le aplicamos una carga eléctrica, veremos que
es posible obtener una corriente de 28 miliamperios por cada
centímetro cuadrado iluminado. Hemos convertido el
dispositivo en una especie de batería eléctrica,
que permanecerá aportando energía indefinidamente
en tanto reciba iluminación.
Pero esta pequeña cantidad de energía es
insuficiente e inútil, si no somos capaces de obtener
mayores voltajes y corrientes que permitan aplicaciones
prácticas. Para ello se diseñan en cada oblea
cientos de diodos, los
cuales, interconectados en serie y paralelo son capaces de
suministrar tensiones de varios voltios, así como
corrientes del orden de amperios.
Este sistema básico de generación de
energía por medio de la luz solar, puede obtener un
rendimiento mayor si se disponen dispositivos de control
adecuados. Posteriormente, la energía obtenida debe ser
almacenada para que pueda ser utilizada por la noche, en que la
ausencia de luz no permite su obtención directa. Los
paneles solares pueden acoplarse en forma modular, ello
permite que puedan pasar de un sistema doméstico de
generación de energía, a otro más potente
para industrias o
instalaciones de gran consumo.
Los inconvenientes de este sistema de generación
de energía, no es tanto el origen de esa energía,
el Sol, que excede nuestras necesidades, ni tampoco la materia prima
de donde se extrae el silicio, consistente en arena común
muy abundante en nuestras playas; se trata de la técnica
de construcción de las obleas, excesivamente compleja y
cara. Un segundo motivo, es el rendimiento obtenido y el espacio
de terreno ocupado por los elementos captadores.
Como contrapunto a sus inconvenientes, es un sistema
ideal para instalar en lugares remotos donde no sea posible
tender cableados eléctricos o disponer de personal de
mantenimiento,
tales como teléfonos de emergencia en determinadas zonas
(autopistas, alta montaña, etc.), faros marinos en costas
poco accesibles, boyas en bajos marinos peligrosos para la
navegación que sea preciso señalar, equipos de
salvamento a bordo de buques, etc.
Un producto
Biovegetal es la madera, y la
energía desprendida en su combustión ha sido
utilizada por el hombre desde hace siglos para calentarse y para
cocinar sus alimentos. Pero actualmente existen otros productos en
grandes cantidades, los desechos, de los cuáles, como
resultado de su combustión, se obtendría una
cantidad no poco importante de energía.
Se ha calculado que del 5 al 10% de la energía
consumida en Estados unidos en
1970 podría ser obtenida quemando todos los desechos, que
de esta forma se eliminarían sin tener que amortizarlos en
grandes basureros.
Pero no es la combustión el único método de
aprovechar los desechos. Los excrementos humanos o animales
pueden desprender un gas inflamable, el metano, cuando se
los somete a un proceso
llamado fermentación.
La fermentación anaerobia de la materia
orgánica consiste en su descomposición en ausencia
de oxígeno.
Los residuos que resultan después de haberse
desprendido el metano dan mejor resultado como abono
agrícola que antes, pues parte del nitrógeno que
hubiera perdido en forma de amoníaco se encuentra ahora en
forma estable y las plantas lo
asimilan mejor. El metano es un buen combustible y no es
tóxico, ni peligroso, y su obtención por este
procedimiento
resulta muy rentable.
La energía cinética es energía que
un objeto posee debido a su movimiento. Cuando un cuerpo
está en movimiento posee energía cinética ya
que al chocar contra otro puede moverlo y, por lo tanto, producir
un trabajo.
Para que un cuerpo adquiera energía
cinética o de movimiento, es decir, para ponerlo en
movimiento, es necesario aplicarle una fuerza. Cuanto mayor sea
el tiempo que esté actuando dicha fuerza, mayor
será la velocidad del cuerpo y, por lo tanto, su
energía cinética será también
mayor.
Cuando un objeto se levanta desde una superficie se le
aplica una fuerza vertical. Al actuar esa fuerza a lo largo de
una distancia, se transfiere energía al objeto.
La energía asociada a un objeto situado a
determinada altura sobre una superficie se denomina
energía potencial.
Si se deja caer el objeto, la energía potencial
se convierte en energía cinética. Otro factor que
influye en la energía cinética es la masa del
cuerpo.
Por ejemplo, si una bolita de vidrio de 5
gramos de masa avanza hacia nosotros a una velocidad de 2 Km. / h
no se hará ningún esfuerzo por esquivarla. Sin
embargo, si con esa misma velocidad avanza hacia nosotros un
camión, no se podrá evitar la
colisión.
La fórmula que representa la Energía
Cinética es la siguiente:
E c =
1 / 2 · m · v
2
E c = Energía cinética
m = masa
v = velocidad
Cuando un cuerpo de masa m se mueve con una
velocidad v posee una energía cinética
que está dada por la fórmula escrita más
arriba.
En esta ecuación, debe haber concordancia entre
las unidades empleadas. Todas ellas deben pertenecer al mismo
sistema. En el Sistema Internacional (SI), la masa m se
mide en kilogramo (Kg.) y la velocidad v
en metros partido por segundo ( m / s), con lo cual la
energía cinética resulta medida en Joule ( J
).
En mecánica clásica un cuerpo de masa
m, desplazándose a una velocidad v, posee
una energía cinética.
Ejemplo
Una vez que la caja fue corrida de lugar, al tener
movimiento, se cargo de energía cinética, mediante
el siguiente principio:
"El trabajo de la fuerza resultante aplicada sobre un
objeto produce una variación en su energía
cinética"
Un sistema posee un determinado contenido
energético debido a las características del mismo,
como pueden ser la velocidad de sus moléculas, la
vibración y rotación de los átomos, la
distribución de los núcleos y los
electrones. Este contenido energético se conoce con el
nombre de ENERGÍA INTERNA.
En una reacción química existe una diferencia entre
el contenido energético de los productos y reactivos. Si
representamos la reacción como
aA + bB + cC + dD
U = cUC + dUD – aUA – bUB
la energía puesta en juego en el
proceso será la diferencia entre el contenido
energético de los productos y reactivos.
Puesto que la energía de reacción se puede
manifestar en forma de calor o de
trabajo y de acuerdo con el criterio de signos
establecido, se puede establecer la relación.
Convencionalmente, cuando se produce
una variación de la energía interna sin que se
modifique la composición química del sistema, se
habla de variación de la energía interna
sensible. Si se produce alteración de la
estructura atómica-molecular, como es el caso de las
reacciones
químicas, se habla de variación de la
energía interna química.
Finalmente, en las reacciones de fisión y fusión se
habla de energía interna
nuclear.
En todo sistema aislado (que no puede
intercambiar energía con el exterior), la energía
interna se conserva (Primer Principio de la termodinámica).
U = Q –
W
Nótese que esta expresión es una forma del
"Principio de Conservación de la
Energía".
Calor de reacción a volumen
constante.
Se denomina calor de reacción a volumen constante
Qv a la energía calorífica intercambiada
cuando la reacción se realiza a temperatura y a volumen
constante. En este caso, debido a que el trabajo de
expansión es nulo, Qv coincide con la variación de
la energía interna entre productos y reactivos.
U =
Qv
Son muchos los procesos que
se pueden realizar a volumen constante:
- Reacciones en un recipiente cerrado (Olla a
presión). - Reacciones entre sólidos o líquidos
sin desprendimiento de gases. - Reacciones entre gases en las que el número
de moles permanezca constante.
Cuando algo se mueve, está realizando un trabajo,
y para realizar un trabajo es necesaria una energía. Si
hay algo que esté en continuo movimiento, ese algo es el
mar. Observando desde lejos puede parecer muy tranquilo, pero
cuando nos acercamos a él comprobamos que su superficie se
mueve continuamente mediante ondulaciones que pueden ser muy
suaves o pueden
convertirse en grandes olas que rompen estruendosamente
al chocar contra los acantilados. Los cuerpos que flotan son
arrastrados de aquí para allá por corrientes
marinas. El nivel del mar tampoco está quieto, sino que
sube y baja dos veces al cabo del día, constituyendo
así el fenómeno de las mareas, que en ciertas zonas
son tan acusadas que pueden cubrir y descubrir en pocas horas
grandes extensiones de terreno.
Así, todo este movimiento es reflejo de la
energía almacenada en el agua, y en ciertos lugares donde
el movimiento es mucho mayor, lógicamente, el contenido en
energía también será muy grande y tal vez se
pueda aprovechar utilizando dispositivos o aparatos ingeniosos y
eficaces.
Los movimientos más importantes del mar podemos
clasificarlos en tres grupos:
corrientes marinas, ondas y olas y
mareas.
Lan ondas y olas y las corrientes marinas tienen origen
en la energía solar, mientras que las mareas son
producidas por las atracciones del Sol y de la Luna.
Formas de sacar energía del
mar:
*MEDIANTE LAS CORRIENTES
MARINAS
*MEDIANTE LAS OLAS Y ONDAS
*MEDIANTE LAS MAREAS
*MEDIANTE LA ENERGIA TERMICA DEL MAR
La temperatura de la Tierra aumenta con la profundidad y
se puede usar esa energía con las tecnologías
apropiadas.
Algunos países como Islandia o Nueva Zelanda
utilizan muy eficazmente esta fuente de energía. Son
países situados en zonas en las que a poca profundidad hay
temperaturas muy altas y una parte importante de sus necesidades
energéticas las obtienen de esta fuente
Otros países están aumentando el uso de
esta fuente de energía, aunque la producción
mundial sigue siendo muy pequeña.
Desde el punto de vista ambiental la energía
geotermal tiene varios problemas. Por
una parte el agua caliente extraída del subsuelo es
liberada en la superficie contaminando térmicamente los
ecosistemas,
al aumentar su temperatura natural. Por otra parte el agua
extraída asciende con sales y otros elementos disueltos
que contaminan la atmósfera y las aguas si no es
purificada.
Es la energía almacenada que posee un sistema
como resultado de las posiciones relativas de sus componentes.
Por ejemplo, si se mantiene una pelota a una cierta distancia del
suelo, el sistema formado por la pelota y la Tierra tiene una
determinada energía potencial; si se eleva más la
pelota, la energía potencial del sistema aumenta. Otros
ejemplos de sistemas con energía potencial son una cinta
elástica estirada o dos imanes que se mantienen apretados
de forma que se toquen los polos iguales.
Para proporcionar energía potencial a un sistema
es necesario realizar un trabajo. Se requiere esfuerzo para
levantar una pelota del suelo, estirar una cinta elástica
o juntar dos imanes por sus polos iguales. De hecho, la cantidad
de energía potencial que posee un sistema es igual al
trabajo realizado sobre el sistema para situarlo en cierta
configuración. La energía potencial también
puede transformarse en otras formas de energía.
Por ejemplo, cuando se suelta una pelota situada a una
cierta altura, la energía potencial se transforma en
energía cinética.
La energía potencial se manifiesta de diferentes
formas. Por ejemplo, los objetos eléctricamente cargados
tienen energía potencial como resultado de su
posición en un campo
eléctrico. Un explosivo tiene energía potencial
química que se transforma en calor, luz y energía
cinética al ser detonado. Los núcleos de los
átomos tienen una energía potencial que se
transforma en otras formas de energía en las centrales
nucleares.
La energía mecánica se debe no solamente al movimiento
de un cuerpo, sino también a la posición que este
tiene en el espacio. Podemos decir que la energía
mecánica es la suma de la energía cinética y
la potencial.
Matemáticamente se escribe:
Em = Eppe + Epg + Ec
FUERZAS CONSERVATIVAS
La aplicación de fuerzas sobre un objeto puede
hacer que la energía mecánica del mismo cambie o
no.
Aquellas fuerzas que aplicadas, individualmente y en
dirección al movimiento, no provocan variación de
la energía mecánica del cuerpo son llamadas fuerzas
conservativas. La característica de estas fuerzas es que
realizan el mismo trabajo independientemente de la
dirección y el sentido del desplazamiento.
En una piedra cayendo en caída
libre la única fuerza actuante es el peso.
Debido a que es conservativa, se puede asegurar que la
energía mecánica de la piedra no cambiara durante
la caída. Es decir, que la energía mecánica
arriba y abajo serán equivalentes.
Matemáticamente la situación se describe
del siguiente modo: debido a que el peso es una fuerza
conservativa, la energía mecánica no varia entre el
punto mas alto y el mas bajo.
Emarriba = Emabajo
FUERZAS NO CONSERVATIVAS
Al darle un impulso a un objeto para que se deslice por
una superficie, se podrá apreciar como ira perdiendo
velocidad por efecto de la fuerza de rozamiento. Esta es una
típica fuerza no conservativa, ya que hace que el objeto
pierda la energía cinética que inicialmente tenia.
La característica de estas fuerzas es que dependen del
sentido y dirección del desplazamiento.
La energía eléctrica no se puede utilizar
directamente a partir de su manifestación
espontánea en la Naturaleza. En
la actualidad los medios usuales
de producirla son:
a) Centrales Hidroeléctricas;
b) Centrales Térmicas;
c) Centrales Nucleares.
Las primeras utilizan la energía que se genera en
los desniveles o saltos de agua; en general se suelen obtener
buenos rendimientos y precios
bastante bajos en la energía eléctrica así
producida. En España, el
carácter muy accidentado de la
orografía ha propiciado la obtención de
electricidad a partir de este tipo de centrales
eléctricas. Así, durante 1978 el 42% de toda la
energía eléctrica producida en nuestro país
fue de origen hidráulico.
No obstante, dos de las condiciones exigidas para la
instalación de centrales hidroeléctricas –
orografía accidentada y lluvias regulares –
constituyen insuperables dificultades allí donde no se
dan. Por ejemplo, años de escasez de
lluvias se traducen en drásticas bajas en la
producción de energía.
Los otros tipos de centrales eléctricas (
térmicas y nucleares ) basan su funcionamiento en el
carbón o petróleo ( térmicas ) ó en
el uranio ( nuclear ).
Cómo es lógico, la rentabilidad
de unas y otras depende, en cada caso, tanto del precio de
construcción de la central como de la los precios
corrientes de los combustibles de los que se valen.
Uno de los inconvenientes que suelen achacarse a este
tipo de centrales es la contaminación ambiental que pueden
ocasionar.
Tanto las centrales térmicas de carbón y
fuel-oil como la mayoría de la nucleares, realizan una
refrigeración de agua, y en todos los casos
se eliminan cantidades de vapor de agua por las chimeneas. Este
vapor de agua hace aumentar la temperatura y la humedad de los
lugares cercanos, por lo que se pueden operar cambios
climáticos perjudiciales en algunos casos.
Además, en las centrales nucleares pueden darse
otros problemas, tanto por los riesgos que
comporta la manipulación del Uranio ( extracción de
la minas y enriquecimiento ), como por los posibles fallos es los
sistemas de refrigeración, seguridad o de
control, así como por la dificultad de un eficaz almacenamiento y
posterior eliminación de residuos radiactivos.
Parte de la energía total de un cuerpo
susceptible de transformarse produciendo trabajo.
Es parte de la energía total de un cuerpo, que no
puede transformarse produciendo trabajo: es pues, la diferencia
entre la energía total y la energía libre de un
cuerpo o sistema.
Un volcán en erupción es un
espectáculo dantesco en el que las explosiones
estremecedoras, el fuego y el desbordamiento de piedras fundidas
en forma de lava han asombrado siempre al hombre, que lo ha
interpretado como una fuerza desatada de la Naturaleza. Pero
también puede interpretarse como una manifestación
de la energía almacenada en el seno de la tierra que
emerge a la superficie, liberándose.
Las manifestaciones de esta energía no
sólo son los volcanes, sino
también los arroyos calientes, los géiseres o las
fumarolas, que no son tan peligrosos como los volcanes y, por
tanto con mayores garantías de seguridad.
La energía geotérmica tiene, posiblemente,
su origen en la descomposición de los isótopos
radiactivos presentes en las zonas internas de la Tierra, que al
desintegrarse liberan gran cantidad de energía. Esta
liberación energética es la que provoca la
fusión de las rocas,
calentamiento de aguas, etc.
Como siempre, el aprovechamiento de esta energía
consiste en la obtención de un vapor a la suficiente
presión como para conseguir producir corriente
eléctrica por medio de un alternador. Con esta base,
común a toda explotación energética, los
problemas específicos que se plantean son de problema
técnico.
Ahora bien, no en todos los lugares del mundo emergen
espontáneamente manantiales de agua caliente o vapor, pero
hay una forma de obtenerlos.
Cuando se perfora la corteza terrestre, aumenta la
temperatura a medida que se profundiza; así, haciendo
perforaciones profundas en el suelo, barrenando las rocas del
fondo é inyectando agua por el orificio practicado,
ésta se transformaría en vapor, que se
recuperaría por otro conducto y luego se usaría
para producir electricidad.
Pero todavía existen problemas de difícil
solución, como es la corrosión sufrida por los materiales
utilizados para el sondeo, ya que el vapor de agua obtenido
arrastra sales de las profundidades de la Tierra.
Estas plantas resultan más económicas que
las de carbón o nucleares, lo que hace que se sigan
desarrollando y se confíe en ellas como recurso
energético.
En algunos lugares se dan otras condiciones especiales
como son capas rocosas porosas y capas rocosas impermeables que
atrapan agua y vapor de agua a altas temperaturas y
presión y que impiden que éstos salgan a la
superficie. Si se combinan estas condiciones se produce un
yacimiento geotérmico.
La energía geotérmica tiene varias ventajas: el
flujo de producción de energía es constante a lo
largo del año ya que no depende de variaciones
estacionales como lluvias, caudales de ríos, etc. Es un
complemento ideal para las plantas
hidroeléctricas.
El vapor producido por líquidos calientes
naturales en sistemas geotérmicos es una alternativa al
que se obtiene en plantas de energía por quemado de
materia fósil, por fisión nuclear o por otros
medios.
Las perforaciones modernas en los sistemas
geotérmicos alcanzan reservas de agua y de vapor,
calentados por magma mucho más profundo.
La energía térmica puede obtenerse
también a partir de géiseres y de grietas.
En algunas zonas de la Tierra, las rocas del subsuelo se
encuentran a temperaturas elevadas. La energía almacenada
en estas rocas se conoce como energía geotérmica.
Para poder extraer
esta energía es necesaria la presencia de yacimientos de
agua cerca de estas zonas calientes.
Podemos encontrar básicamente tres tipos de
campos geotérmicos dependiendo de la temperatura a la que
sale el agua:
- La energía geotérmica de alta
temperatura - La energía geotérmica de temperaturas
medias - Campo geotérmico de baja
temperatura
La energía geotérmica
de alta temperatura existe en las zonas activas de la corteza. Su
temperatura está comprendida entre 150 y 400ºC, se
produce vapor en la superficie que enviando a las turbinas,
genera electricidad. La energía geotérmica de
temperaturas medias es aquella en que los fluidos de los
acuíferos están a temperaturas menos elevadas,
normalmente entre 70 y 150ºC.
Por consiguiente, la conversión
vapor-electricidad se realiza a un menor rendimiento, y debe
utilizarse como intermediario un fluido volátil. La
energía geotérmica de baja temperatura es
aprovechable en zonas más amplias que las anteriores; por
ejemplo, en todas las cuencas sedimentarias. Es debida al
gradiente geotérmico. Los fluidos están a
temperaturas de 60 a 80ºC. La energía
geotérmica de muy baja temperatura se considera cuando los
fluidos se calientan a temperaturas comprendidas entre 20 y
60ºC. Esta energía se utiliza para necesidades
domésticas, urbanas o agrícolas.
La geotermia es una fuente de energía
renovable.
Los usos directos de las aguas geotérmicas van en
un rango de 10 a 130ºC y son utilizadas directamente de la
tierra:
- Para uso sanitario.
- Balnearios.
- Para cultivos en invernaderos durante el periodo de
nevadas. - Para reducir el tiempo de crecimiento de pescados,
crustáceos, etc. - Para varios usos industriales como la
pasteurización de la leche. - Para la implantación de calefacción en
distritos enteros y viviendas individuales.
La energía geotérmica es una alternativa
ante el agotamiento de los recursos
convencionales y un aporte importante para solucionar los
problemas de energía, abriendo una posibilidad de un
futuro mejor para todos.
La energía térmica es la forma de
energía que interviene en los fenómenos
caloríficos. Cuando dos cuerpos a diferentes temperaturas
se ponen en contacto, el caliente comunica energía al
frío; el tipo de energía que se cede de un cuerpo a
otro como consecuencia de una diferencia de temperaturas es
precisamente la energía térmica.
Según el enfoque característico de la
teoría
cinético-molecular, la energía térmica de un
cuerpo es la energía resultante de sumar todas las
energías mecánicas asociadas a los movimientos de
las diferentes partículas que lo componen. La cantidad de
energía térmica que un cuerpo pierde o gana en
contacto con otro a diferente temperatura recibe el nombre de
calor. El calor constituye, por tanto, una medida de la
energía térmica puesta en juego en los
fenómenos caloríficos.
En el caso de los fenómenos caloríficos la
transferencia de energía térmica se produce del
cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura. La
temperatura puede ser asimilada por tanto al nivel de
energía térmica, y el calor puede ser comparado con
la cantidad de agua que un recipiente cede al otro al
comunicarlos entre sí.
El cuerpo de mayor temperatura poseerá
moléculas con mayor energía cinética que
podrán ceder a las del cuerpo de menor temperatura, del
mismo modo que una bola rápida que choca con una lenta la
acelera; este tránsito de energía mecánica
microscópica, cuyo efecto conjunto es el calor, se
mantendrá en tanto aquéllas no se
igualen.
Es la energía que desarrollan la tierra y los
imanes naturales. La energía magnética terrestre es
la consecuencia de las corrientes eléctricas
telúricas producidas en la tierra como resultado de la
diferente actividad calorífica solar sobre la superficie
terrestre, y deja sentir su acción
en el espacio que rodea la tierra con intensidad variable en cada
punto, dada por las leyes de
coulomb:
f = k M . M
d²
Siendo f = fuerza magnética; k =
constante de coulomb;
M y M = masas magnéticas situadas en dicho
espacio o campo magnético.
La energía magnética terrestre y la de los
imanes naturales o artificiales se manifiesta con máxima
intensidad como concentrada en dos puntos determinados de la
tierra y de los imanes, denominados polos
magnéticos, que distinguimos con los apelativos de
polo norte
y polo sur. La fuerza de atracción que se observa
entre los polos de nombre contrario de dos imanes o de
repulsión entre polos del mismo nombre es la
manifestación mas patente de la energía
magnética.
Es la energía potencial que se manifiesta entre
dos cargas eléctricas c y c; si las
distancias entre ellas es d, y la constante
dieléctrica del medio que las separa es k, la
energía potencial del sistema tiene por expresión:
Potencial =
K c. c´
d²
Si se trata de un condensador, este potencial
es
W = CV² :2, en la que C es la capacidad del sistema
y V el voltaje o diferencia del potencial eléctrico de las
armaduras.
La energía química es una
manifestación más de la energía. En concreto, es
uno de los aspectos de la energía interna de un cuerpo y,
aunque se encuentra siempre en la materia, sólo se nos
muestra cuando
se produce una alteración íntima de
ésta.
En la actualidad, la energía química es la
que mueve los automóviles, los buques y los aviones y, en
general, millones de máquinas.
Tanto la combustión del carbón, de la leña o
del petróleo en las máquinas de vapor como la de
los derivados del
petróleo en el estrecho y reducido espacio de los
cilindros de un motor de explosión, constituyen reacciones
químicas.
El carbón y la gasolina gasificada se combinan
con el oxígeno del aire, reaccionan con él y se
transforman suave y lentamente, en el caso del carbón, o
instantánea y rápidamente, en el caso de la
gasolina dentro de los cilindros
de los motores. Las mezclas
gaseosas inflamadas se dilatan considerable y rápidamente
y en un instante comunican a los pistones del motor su
energía de traslación, su fuerza viva o de
movimiento.
Finalmente, hay que mencionar la más reciente y
espectacular aplicación de la energía
química para lograr lo que durante muchos siglos
constituyó su sueño: el viaje de ida y vuelta al
espacio exterior y a la Luna, así como la
colocación de distintos tipos de satélites
artificiales en determinadas órbitas.
La humanidad ha utilizado desde su existencia reacciones
químicas para producir energía. Desde las
más rudimentarias, de combustión de madera o
carbón, hasta las mas sofisticadas, que tienen lugar en
los motores de los modernos aviones o naves espaciales.
Las reacciones químicas, pues, van acompañadas de
un desprendimiento, o en otros casos de una absorción, de
energía.
ENERGIA DE ACTIVACION
Es la energía mínima que deben poseer las
entidades químicas para poder producir una reacción
química. Se presentan en escalas muy
pequeñas.
Energía de reacción.
En una reacción química el contenido
energético de los productos es, en general, diferente del
correspondiente a los reactivos. Este defecto o exceso de
energía es el que se pone en juego en la
reacción.
La energía desprendida o absorbida puede ser en forma de
energía luminosa, eléctrica, mecánica, etc..
pero habitualmente se manifiesta en forma de calor. El calor
intercambiado en una reacción química se llama
calor de reacción y tiene un valor característico
para cada reacción. Las reacciones pueden entonces
clasificarse en exotérmicas o
endotérmicas, según que haya desprendimiento
o absorción de calor.
Una de las fuentes de energía más modernas
y que sin lugar a dudas ha levantado más polémica,
es sin duda la energía nuclear. La energía nuclear,
tiene sus puntos positivos y negativos, pero ya lo veremos
más adelante.
En la utilización de la energía nuclear,
los neutrones desempeñan un papel fundamental. La
mayoría de los elementos no son "puros", sino mezclas de
átomos llamados isótopos. Los isótopos de un
elemento presentan un nº de neutrones distinto del que posee
el átomo
común. Sólo su peso los diferencia de
este.
Otto Hanh descubrió en Berlín que los
átomos de Uranio se dividen cuando se los bombardea con
neutrones. El denominó este hecho como
Fisión.
Fréderic Joliot-Curie, demostró
posteriormente que en este proceso de fisión quedan
liberados neutrones del núcleo atómico; estos se
mueven en todas direcciones y algunos chocan con otros
núcleos, que se desintegran a su vez y vuelven a liberar
neutrones.
Este proceso recibe el nombre de reacción en
cadena, y es la base de la obtención de la llamada
energía nuclear.
Se puede obtener energía nuclear de dos formas
diferentes, mediante FUSIÓN, y mediante FISIÓN. La
primera está en investigación, y se obtiene en
laboratorios, ya que se emplea más energía en la
obtención que la obtenida mediante este proceso, y por
ello, todavía no es viable. La fisión es la que se
emplea actualmente en las centrales nucleares.
La primera aplicación práctica fue la
bomba atómica, en la cual se liberó una
energía de 12 kilotones (energía equivalente a
12.000 toneladas de explosivo TNT), destruyendo una ciudad
entera. Esta es una forma de liberación de energía
de forma incontrolada. En las centrales nucleares, el proceso
está controlado, de forma que la energía no sea
gigantesca, ya que destruiría el reactor, y se
transformaría en una bomba atómica.
Tipos de energía nuclear:
Como hemos dicho antes, hay dos formas de obtener
energía en un proceso nuclear:
FISIÓN:
Es el utilizado actualmente en las centrales nucleares.
Cuando un átomo pesado (como por ejemplo el Uranio o el
Plutonio) se divide o rompe en dos átomos más
ligeros, la suma de las masas de estos últimos
átomos obtenidos, más la de los neutrones
desprendidos es menor que la masa del átomo original. Para
romper un átomo, se emplea un neutrón (ya que es
neutro eléctricamente, y no es desviado de su
trayectoria), que se lanza contra el átomo a romper, por
ejemplo, Uranio. Al chocar el átomo queda sumamente
inestable, dividiéndose en dos átomos diferentes y
más ligeros que el Uranio, desprendiendo 2 ó 3
neutrones (los neutrones desprendidos, dependen de los
átomos obtenidos), y liberando energía.
Estos neutrones, vuelven a chocar con otros 3
átomos de Uranio liberando mas neutrones, energía y
otros dos átomos más ligeros, y así
sucesivamente, generando de esta forma una reacción en
cadena.
FUSIÓN:
La fusión nuclear, está actualmente en
líneas de investigación, debido a que
todavía hoy no es un proceso viable, ya que se invierte
más energía en el proceso para que se produzca la
fusión, que la energía obtenida mediante este
método.
La fusión, es un proceso natural en estrellas,
produciéndose reacciones nucleares por fusión
debido a la elevadísima temperatura de estas estrellas,
que están compuestas principalmente por Hidrógeno y Helio.
El hidrógeno, se repele cuando intentas unirlo
(fusionarlo) a otro átomo de hidrógeno, debido a su
repulsión electrostática. Para vencer esta
repulsión electrostática, el átomo de
hidrógeno debe chocar violentamente contra otro
átomo de hidrógeno, fusionándose, y dando
lugar a Helio, que no es fusionable. La diferencia de masa entre
el átomo obtenido y el original es mayor que en la
fisión, liberándose así una gran cantidad de
energía (muchísimo mayores que en la
fisión).
Estos choques violentos, se consiguen con una elevada
temperatura, que excita los átomos de hidrógeno, y
se mueven muy rápidamente, chocando unos contra
otros.
Ventajas de la Energía Nuclear:
La energía nuclear, genera un tercio de la
energía eléctrica que se produce en la Unión
Europea, evitando así, la emisión de 700
millones de toneladas de CO2 por año a la
atmósfera. A escala mundial,
en 1.996, se evitó la emisión de 2,33 billones de
toneladas de CO2 a la atmósfera, gracias a la
energía nuclear.
Por otra parte, también se evitan otras emisiones de
elementos contaminantes que se generan en el uso de combustibles
fósiles.
Los vertidos de las centrales nucleares al exterior, se
pueden clasificar como mínimos, y proceden, en forma
gaseosa de la chimenea de la central, pero se expulsan
grandes cantidades de aire, y poca de radiactividad; y en forma
líquida, a través del canal de descarga.
Por su bajo poder contaminante, las centrales nucleares, frenan
la lluvia
ácida, y la acumulación de residuos
tóxicos en el medio
ambiente.
Además, se reducen el consumo de las reservas de
combustibles fósiles, generando con muy poca cantidad de
combustible (Uranio) muchísima mayor energía,
evitando así gastos en
transportes, residuos, etc.
CONSUMOS Y RESIDUOS DE URANIO,
CARBÓN Y FUEL-OIL
PARA UNA CENTRAL TIPO 1.000 MW
COMBUSTIBLE | CARBÓN | FUEL-OIL | NUCLEAR |
Consumo medio por Kw/hora | 380 gr. | 230 gr. | 4,12 mg. Uranio |
Consumo Anual | 2,5 millones de | 1,52 millones de | 27,2 toneladas |
Transporte anual | 66 barcos de 35.000 toneladas o 23.000 vagones | 5 petroleros de 300.000 toneladas + | 3 ó 4 camiones |
CO2, millones de toneladas | 7,8 | 4,7 | cero |
SO2, toneladas | 39.800 | 91.000 | cero |
NO2, toneladas | 9.450 | 6.400 | cero |
Cenizas de filtros, toneladas | 6.000 | 1.650 | cero |
Escorias, toneladas | 69.000 | despreciables | cero |
Cenizas volantes, toneladas | 377.000 | cero | cero |
Radiación: gases, | 0,02-6 | 0,001 | 1,85 |
Radiación: líquido, | cero | cero | 0,1 |
Radiación: sólidos | despreciable | cero | 13,5 m3,(alta) |
Peligros de la Energía Nuclear:
Actualmente, la industria
nuclear de fisión, presenta varios peligros, que por ahora
no tienen una rápida solución. Estos peligros,
podrían llegar a tener una gran repercusión en el
medio ambiente y en
los seres vivos si son liberados a la atmósfera, o
vertidos sobre el medio ambiente, llegando incluso a producir
la muerte, y
condenar a las generaciones venideras con mutaciones… Por ello,
a las centrales nucleares se les exige unas grandes medidas de
seguridad, que puedan evitar estos incidentes, aunque a veces,
pueden llegar a ser insuficientes. Los peligros más
importantes, son entre otros, la radiación y el constante
riesgo de una
posible explosión nuclear, aunque este último es
muy improbable con los actuales sistemas de seguridad de las
centrales nucleares. Nos centraremos principalmente en la
radiación, por ser el más representativo, debido a
que las explosiones son muy improbables.
La radiactividad, es la propiedad en
virtud de la cual algunos elementos que se encuentran en la
naturaleza, como el Uranio, se transforman, por emisión de
partículas alfa (núcleos de Helio), beta
(electrones), gamma (fotones), en otros elementos nuevos, que
pueden ser o no, a su vez, radiactivos. La radiactividad es, por
tanto, un fenómeno natural al que el hombre ha estado siempre
expuesto, aunque también están las radiaciones
artificiales. Así pues, diferenciamos dos casos;
radiación natural y radiación
artificial:
RADIACIÓN NATURAL:
Siempre ha existido, ya que procede de las materias
existentes en todo el universo, y
puede ser radiación visible (como por ejemplo la luz), o
invisible (por ejemplo los rayos ultravioleta). Esta
radiación, procede de las radiaciones cósmicas del
espacio exterior (Sol y estrellas), pues ellos son
gigantescos reactores nucleares, aunque lejanos;
también proceden estas radiaciones de los elementos
naturales radiactivos (uranio, torio, radio) que
existen de forma natural en el aire, agua, alimentos, o el propio
cuerpo
humano.
Esta radiación natural, es del orden del 88% de
la radiación total recibida por el ser humano,
clasificándose de la siguiente manera:
– Radiación
cósmica: 15 %
– Radiación de alimentos, bebidas, etc.
: 17 %
– Radiación de elementos
naturales: 56 %
"El sol es una fuente de radiación
natural"
RADIACIÓN ARTIFICIAL:
Provienen de fuentes creadas por el hombre. Los televisores o los
aparatos utilizador para hacer radiografías médicas
son las fuentes más comunes de las que recibimos
radiación artificial. La generada en las centrales
nucleares, pertenece a este grupo.
La radiación artificial total recibida por el ser
humano es del orden del 12% de todas las radiaciones recibidas.
Se clasifica de la siguiente manera:
– Televisores y aparatos
domésticos: 0.2 %
– Centrales nucleares: 0.1
%
– Radiografías médicas:
11.7 %
Como es bien sabido, la radiación de los
elementos trae serias consecuencias en los seres vivos, si
sobrepasan los límites
anuales de radiación normal. La consecuencia más
importante es la mutación en los seres vivos, ya que
afecta a las generaciones tanto presentes, como futuras, y sus
efectos irían desde la falta de miembros corporales y
malformaciones en fetos, esterilidad, hasta la muerte.
Por tanto, es importante que los residuos de las
centrales nucleares, que son radiactivos, cumplan unas medidas de
seguridad, para que no surjan posibles accidentes de
fugas de radiación.
CENTRALES NUCLEARES
En las centrales nucleares, el proceso que se controla
es el final, ya que en ellas, se genera energía de forma
lenta, pues de lo contrario el reactor se convertiría en
una bomba atómica, debido a que la mayor parte de la
energía se libera al final, como hemos expuesto
anteriormente.
En el proceso, se desprende energía en forma de
calor. Este calor, calienta unas tuberías de agua, y esta
se convierte en vapor, que pasa por unas turbinas,
haciéndolas girar. Estas a su vez, giran un generador
eléctrico de una determinada potencia, generando
así electricidad, al igual que con una dínamo de
bicicleta, solo que estas turbinas y el generador, son muy
grandes.
Lógicamente, no se aprovecha toda la
energía obtenida en la fisión, y se pierde parte de
ella en calor, resistencia de
los conductores, vaporización del agua, etc. Los neutrones
son controlados para que no explote el reactor mediante unas
barras de control.
El reactor se refrigera, para que no se caliente
demasiado, y funda las protecciones, convirtiéndose en una
bomba atómica, incluso cuando este esté parado, ya
que la radiación hace que el reactor permanezca
caliente.
En el siguiente esquema, se muestra cómo
trabaja una central nuclear, según lo explicado
anteriormente:
Seguridad y protección
Debido a este importante factor de riesgo, las centrales
nucleares, deben tener una serie de protecciones para prevenir un
posible desastre, que tuviera fugas radiactivas al exterior. La
seguridad y protección radiológica que ofrecen las
centrales nucleares, son:
– Varilla de combustible: | Tubos con aleación de Circonio en cuyo |
- Vasija del reactor: | Recipiente cilíndrico de acero |
- Edificio del reactor: | Es una estructura de hormigón |
En caso de emergencia, se activarían los
siguientes Sistemas de emergencia. Se activan al romperse
la tubería de refrigeración, y es un sistema
autónomo automático, y se compone de:
– Inyección del Refrigerante a | Inyecta refrigerante al interior de la vasija, |
– Rociado del | |
- Inyección de refrigerante a | Inyectan refrigerante a la vasija, inundando el |
– Sistema automático de alivio de | Impide la presurización de la vasija por |
– Condensador de aislamiento: | Enfría el vapor existente en la |
– Inserción de las barras de | Al insertarlas, se para totalmente el |
En el siguiente esquema, se muestran las barreras de
contención de una central nuclear. Se puede observar de
igual manera los sistemas de seguridad con los que cuentan las
centrales nucleares.
Además de estos sistemas de emergencia, las
centrales nucleares, también cuentan con detectores de
incendios,
fugas de radiación, y extintores adicionales.
Como hemos visto, las centrales nucleares, cuentan con grandes
medidas de seguridad, pero la cosa no termina aquí, ya que
estas centrales generan unos residuos radiactivos muy
perjudiciales para los seres vivos, y el medio ambiente, por lo
que deben ser tratados
adecuadamente.
Se clasifican de la siguiente forma:
– Alta actividad:
Proceden de los elementos de combustible gastados, que
se extraen del reactor, y se almacenan temporalmente en una
piscina de agua, situada dentro de la central nuclear, y
construida de hormigón, con paredes de acero inoxidable,
de tal forma que no se escape la radiación. Una vez que la
piscina se llena (que puede tardar décadas), los residuos
se sacan de la piscina, y se almacenan bajo tierra,
profundamente, en minas excavadas, con formaciones salinas para
mantenerlo aislado de la humedad, y metidos en bidones blindados
con material anticorrosivo. Este es el lugar definitivo, donde se
guardarán durante cientos o incluso miles de
años.
– Media actividad:
Son generados por radio nucleidos liberados en el
proceso de fisión en cantidades muy pequeñas, muy
inferiores a las consideradas peligrosas para la seguridad y
protección de las personas.
Los residuos son solidificados dentro de bidones de acero,
utilizando cemento,
alquitrán o resinas.
– Baja actividad:
Generalmente, son las ropas y herramientas que se
utilizan en el mantenimiento de la central nuclear.
Se prensan, y se mezclan con hormigón, de forma que formen
un bloque sólido, son introducidos en bidones de acero.
Después, estos bidones, al igual que los de media
actividad, son trasladados al Centro de almacenamiento
de El Cabril, en la provincia de Córdoba, en el caso
de España.
Como se puede comprobar, las medidas de seguridad para
prevenir posibles fugas radiactivas, son muy altas, evitando
así, que se produzca un accidente radiactivo. La
radiación liberada, es, por tanto, muy baja,
prácticamente nula.
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