UTILIZACION DE ENERGIAS ALTERNATIVAS ANTE LA AUSENCIA DE ELECTRICIDAD

Transcripción

1 Universidad Latinoamericana de Ciencia y Tecnología ULACIT Facultad de Odontología Seminario de Graduación UTILIZACION DE ENERGIAS ALTERNATIVAS ANTE LA AUSENCIA DE ELECTRICIDAD Natalia Brenes Dra. Rita María Marín Naranjo (Tutora) Agosto 2011

2 Índice Índice...2 Resumen Abstract.. 4 Objetivos Introducción Marco Teórico: Energía Energía Eólica Energía Solar Energía Geotérmica Energía Biomasa Energía Hidráulica Energía Mareomotriz Metodología Resultados Conclusiones.. 24 Bibliografía.. 25 Anexos

3 Resumen El presente trabajo investiga el concepto de energías renovables, además determina los métodos fundamentales para su aprovechamiento, así como la tecnología aplicada a dicha utilización y su respectivo impacto ambiental. La investigación aborda los conceptos, las características, las vías de obtención de energías y las diferentes formas de utilización de estas fuentes energéticas obtenidas mediante el ambiente natural. Por medio de este trabajo se pretende crear consciencia acerca de la importancia de las energías renovables. Se busca que los seres humanos sean conscientes de que acudir a las llamadas energías renovables es asegurar un futuro, y un futuro limpio. Palabras Clave: energía, renovable, ambiente

4 Abstract This assignment investigates the concept of renewable energy also determines the fundamental methods for their use and the technology applied to such use and its correspondingenvironmental impact. The research addresses the concepts,features, ways of obtaining energy and different ways of usingthese energy sources obtained by the natural environment. Through this work is to create awareness about the importance of renewable energy. It is intended that human beings are aware that calls go to renewable energy is to ensure a future and a clean future. Keywords: energy, renewable, environment

5 Objetivo General Investigar las diferentes energías alternativas utilizables en una clínica dental, en caso de ausencia de energía eléctrica. Objetivos específicos 1. Describir cada uno de los tipos de energías alternativas. 2. Indagar cuánto conocimiento tiene la población respecto a las energías alternativas

6 Introducción Desde las últimas décadas del siglo XX, la humanidad comenzó a tomar consciencia de los problemas ambientales, económicos y de sustentabilidad que implicaba basar todo el consumo energético mundial en la explotación de los combustibles fósiles, principalmente. El desarrollo industrial y tecnológico surgido a partir de la segunda mitad del siglo XX provocó una creciente explotación de los combustibles fósiles, particularmente de los hidrocarburos. Esta situación presentó dos consecuencias evidentes: la amenaza del agotamiento de los yacimientos antes de lo previsto, y el incremento exponencial de la contaminación ambiental. Este último aspecto evidenciado por la constante evacuación de grandes cantidades de gases de efecto invernadero en los centros industriales, y por la concentración de altos volúmenes de vehículos en las grandes ciudades. Otro aspecto que evidenció la problemática fue la contaminación directa de fuentes de agua (ríos y mares), como consecuencia de un erróneo manejo o por accidentes en su traslado. (3) En el mundo actual existe un desbalance entre la utilización de la energía fósil no renovable o dura, sobre la energía renovable o débil. Esto provoca, no solo la explotación irracional de los recursos no renovables, que constituyen la base de la producción de energía renovable (como el petróleo, el gas, el carbón mineral y la energía nuclear); sino que provoca la emisión de gases contaminantes y residuales que contribuyen al desajuste del ecosistema global. (7) Los estudios tecnológicos enfocados en disminuir las emisiones de industrias y vehículos, así como las normativas establecidas para limitar - 6 -

7 dichas emisiones, no fueron suficientes. Esta situación colocó en primer plano la necesidad de buscar fuentes alternativas. Las energías alternativas son fuentes de obtención de energías que serían una opción y producirían un impacto ambiental mínimo, sin destrucción del medio ambiente. Además, son renovables, lo que ha dado un resultado positivo a la escasez de fuentes de energía convencionales en todo el mundo. Estas han sido investigadas y desarrolladas con algunas intensidades en las últimas décadas. (8) Algunas de ellas son: Eólica: producida por el movimiento del viento. Solar: utiliza la radiación solar. Geotérmica: usa el agua que surge bajo presión desde el subsuelo. Biomasa: utiliza la descomposición de residuos orgánicos. Hidráulica: usa la evaporación del agua. Mareomotriz: derivada de las corrientes marítimas

8 Marco Teórico Energía (6) La energía tiene diferentes formas o manifestaciones. Por ejemplo, el sol suministra energía en forma de calor y de luz. Otras formas de energía son la electricidad, el sonido, el magnetismo. La energía, además, es capaz de producir cambios en la materia. Por ejemplo, el calor puede producir cambios de estado físico en las sustancias. Un cuerpo situado a una cierta altura sobre el suelo posee energía. Esta afirmación se pone de manifiesto cuando un cuerpo, al caer, es capaz de mover o deformar los objetos que encuentre en su camino. El movimiento o deformación provocada, será tanto mayor, cuanto mayor sea la altura desde la que caiga. Para una misma altura, la energía dependerá del peso que posea el cuerpo. La energía de altura que posee un cuerpo puede ser transferida a otro cuerpo y aparecer como energía cinética o de deformación. Sin embargo, mientras el cuerpo no comience a descender, la energía no se manifiesta: es energía en potencia. Por esta razón, se le denomina energía potencial. La energía adopta varias formas, las cuales se pueden transferir y transformar. La energía produce cambios en los cuerpos. Sin embargo, en todos estos cambios LA ENERGIA NI SE CREA NI SE DESTRUYE, SOLO SE TRANSFORMA. Este principio se conoce como Ley de la Conservación de la Energía

9 Las energías alternativas son renovables, es decir: - Energías Renovables: las cuales las podemos definir como "energías presentes de forma potencial en la naturaleza y con posibilidades de utilización prácticamente ilimitadas". Entonces, entendemos como energía renovable aquella cuya fuente de obtención se renueva constantemente. La energía renovable, también llamada energía alternativa o blanda, engloba una serie de fuentes energéticas que en teoría no se agotarían con el paso del tiempo. Estas fuentes serían una alternativa a otras tradicionales y producirían un impacto ambiental mínimo. Pero en sentido estricto no son renovables como es el caso de la geotermia; ni se utilizan de forma blanda. Las energías renovables comprenden la energía solar, la hidroeléctrica (se genera haciendo pasar una corriente de agua a través de una turbina), la eólica (derivada de la solar, ya que se produce por un calentamiento diferencial del aire y de las irregularidades del relieve terrestre), la geotérmica (producida por el gradiente térmico entre la temperatura del centro de la Tierra y la de la superficie), la hidráulica (derivada de la evaporación del agua) y la procedente de la biomasa (se genera a partir del tratamiento de la materia orgánica). Por lo demás, deben poseer recursos "infinitos", además de ser económicamente rentables, y a la vez no contaminantes ni destructivos para la vida sobre la Tierra. Entre estas fuentes, el hombre busca utilidad práctica en fuentes provenientes en primera instancia de la Energía Solar, como son la Eólica, la Mareomotriz, la Hidráulica, más concretamente, la Mini hidráulica, y por supuesto la Energía Solar, además de otros recursos provenientes de desechos tanto naturales como producidos por el hombre. Este último apartado se enfocará en el estudio de la Biomasa, del - 9 -

10 aprovechamiento de residuos sólidos urbanos y, por supuesto, del reciclaje de distintos tipos de residuos para su utilización posterior. Tipos de Energía (8) Energía eólica Energía producida por el viento, está ocasionada por las diferencias térmicas en la atmósfera. La energía eólica ha sido siempre ejercida por el hombre en forma secundaria, para la navegación y en la utilización local como los molinos de vientos. El viento es una fuente inagotable y no contaminante, pero es irregular y el sistema de almacenaje en baterías aunque ha sido desarrollado, necesita mayor perfección. El viento es una manifestación indirecta de la energía del sol, el 0.7% de esta relación es transmitida en energía cinética de los vientos. (2) La energía del viento se deriva del calentamiento diferencial de la atmósfera por el sol, y de las irregularidades de la superficie terrestre. Aunque solo una pequeña parte de la energía solar que llega a la tierra se convierte en energía cinética del viento, la cantidad total es enorme. La potencia de los sistemas conversores de energía eólica es proporcional al cubo de la velocidad del viento, por lo que la velocidad promedio del viento y su distribución en un sitio dado son factores muy importantes en la economía de los sistemas. El recurso energético eólico es muy variable tanto en el tiempo como en su localización. La variación de tiempo ocurre en intervalos de segundos y minutos (rachas), horas (ciclos diarios), y meses (variaciones estacionales)

11 Energía solar (8) Energía radiante producida en el Sol como resultado de reacciones nucleares de fusión. Llega a la Tierra a través del espacio en cuartos de energía llamados fotones, que interactúan con la atmósfera y la superficie terrestres. En lo que se refiere a aspectos técnicos de la energía solar, podemos observar dos vertientes: Por un lado, tenemos la Energía Solar Fotovoltaica que, como veremos más adelante, es el aprovechamiento del efecto fotovoltaico para transformar la radiación solar en energía eléctrica. Por otro lado, la Energía Solar Térmica, que es la forma de aprovechar el calor solar directamente (sin transformaciones intermedias) para beneficio y disfrute del ser humano: calefacción, agua caliente, procesos industriales. También, hay que señalar la relevancia que tiene en nuestros días el aprovechamiento pasivo de la radiación que nos llega del sol, que consiste en aprovechar de una forma pasiva las cualidades tanto climáticas como lumínicas de la radiación solar para el acondicionamiento de espacios. Esto último desde una perspectiva arquitectónica y constructiva más respetuosa con el medio ambiente (y a la vez más inteligente), con la que se logrará ahorrar gran cantidad de energía. Energía geotérmica Él termino geotermia se refiere a la energía térmica producida en el interior de la tierra. El calor telúrico es conducido a través del manto hacia la superficie terrestre el cual asciende con un flujo promedio, haciéndose difuso para las aplicaciones prácticas, dado que existen zonas anómalas en las cuales la variación de la temperatura es mayor

12 Esto puede ser en las zonas volcánicas, o en zonas de contacto entre placas corticales. Los sistemas conectivos de agua subterránea captan dicho calor, alcanzando la superficie a través de rocas porosas o fallas geológicas. Su aplicación práctica principal es la localización de yacimientos naturales de agua caliente, fuente de la energía geotérmica, para su consecuente uso en generación de energía eléctrica, en calefacción o en procesos de secado industrial. El calor se produce entre la corteza y el manto superior de la Tierra, sobre todo por desintegración de elementos radiactivos. Esta energía geotérmica se transfiere a la superficie por difusión, por movimientos de convección en el magma (roca fundida) y por la circulación de agua en las profundidades. Sus manifestaciones hidrotérmicas superficiales son, entre otras, los manantiales calientes, los géiseres y las fumarolas. Los primeros han sido usados desde la antigüedad con propósitos terapéuticos y recreativos. Los colonos escandinavos en Islandia llevaban agua desde las fuentes calientes cercanas, hasta sus viviendas por medio de conductos de madera. Energía biomasa La biomasa, al igual que la eólica, proviene de la energía solar convertida por la vegetación, mediante la fotosíntesis, en materia orgánica. Dicha conversión puede ser por combustión directa o por la transformación de la materia en otros combustibles. La biomasa es materia que ha estado viva recientemente. Puede ser un conjunto de materiales biológicamente renovables, (madera, células, restos de comida). Es por extensión, la energía que proviene de la fermentación o la combustión, es decir del quemado de los desechos, o

13 de la fermentación de los desechos orgánicos que están sepultados. De ambos procedimientos es posible obtener gas o electricidad. El término es utilizado con mayor frecuencia en las discusiones relativas a la energía de biomasa, es decir, al combustible energético que se obtiene directa o indirectamente de recursos biológicos. La energía de biomasa procedente de la madera, residuos agrícolas y estiércol, continúa siendo la fuente principal de energía de las zonas en desarrollo. Un ejemplo se da en la provincia de Sichuan, en China, donde se obtiene gas a partir de estiércol. Los combustibles derivados de la biomasa presentan varias formas diferentes, entre ellas, los combustibles de alcohol, el estiércol y la leña. El proceso de fermentación tiene dos grupos esenciales de bacteria: El primer grupo licua y transforma los compuestos en ácidos. El segundo grupo fermenta los ácidos convirtiéndolos en gas metano. Energía hidráulica La energía hidráulica es una energía limpia y autosuficiente, es la que se obtiene del aprovechamiento del movimiento del agua. En otras palabras, es la transformación de la energía potencial y cinética de un curso de agua, en energía eléctrica disponible. Esta se obtiene de la caída del agua desde cierta altura a un nivel inferior, lo que provoca el movimiento de ruedas hidráulicas o turbinas. La hidroelectricidad es un recurso natural disponible en las zonas que presentan suficiente cantidad de agua. Su desarrollo requiere la construcción de pantanos, presas, canales de

14 derivación, y la instalación de grandes turbinas y equipamiento para la generación de electricidad. Dentro de la energía hidráulica encontramos la energía hidroeléctrica que no es renovable y la cual se produce por medio del ciclo del agua con capacidad de transformación en dos tipos: Energía mecánica: funciona mediante motores eléctricos, necesarias para mover ascensores, grúas, etc. Energía luminosa: se produce mediante la descarga en los tubos fluorescentes y por el paso por el filamento de las ampolletas. La energía hidroeléctrica se encuentra en un punto muy avanzado respecto al desarrollo tecnológico. La energía eléctrica obtenida por la fuerza hidráulica funciona de la siguiente manera: El caudal de agua se controla y se puede mantener casi constante. El agua se transporta por unos conductos o tuberías forzadas, controladas por válvulas y turbinas para adecuar el flujo de agua en relación con la demanda de electricidad. El agua que entra en la turbina sale por los canales de descarga. Los generadores están situados justo encima de las turbinas y conectados con árboles verticales. En cuanto al diseño de las turbinas, éste depende del caudal de agua. Un tipo de turbinas, las denominadas Francis, se utilizan para caudales grandes y para saltos medios y bajos. Otro tipo de turbinas, las Pelton,son utilizadas para saltos grandes y caudales pequeños. Energía Mareomotriz El mar es una enorme reserva energética, ya que ocupa gran parte de la superficie del planeta. La energía de las mareas puede emplearse para producir electricidad. En el verano de 1966 se puso en marcha una planta

15 de energía mareomotriz de Kw en el río Rance, un estuario del canal de la Mancha, en el noroeste de Francia. La marea ascendente del río fluye a través de un dique, mueve unas turbinas y luego queda retenida tras él. Cuando la marea desciende, el agua atrapada se libera, atraviesa el dique y mueve de nuevo las turbinas. Estas plantas de energía mareomotriz desarrollan su máxima eficiencia cuando la diferencia entre las mareas alta y baja es grande, como en el estuario de Rance, donde es de 8,5 metros. Las mareas altas mayores del mundo se producen en la bahía de Fundy en Canadá, donde hay una diferencia de unos 18 metros. Se debe distinguir entre diversas formas de aprovechamiento de su energía: Mareas: Se basa en el movimiento armónico de subida y bajada del agua mediante turbinas colocadas en una presa donde reciben el movimiento del agua. Cuando el rango (diferencia de alturas) supera los cinco metros, podemos hablar de competitividad en la producción energética. Así, esta es la energía que se considera de mayor rentabilidad energética. Olas: Se trata de aprovechar a través de bombas hidráulicas el movimiento de cuerpos oscilantes movidos por olas. También se refiere a otro tipo de aprovechamiento basado en un depósito elevado de agua, el cual al descargarse, mueve unas turbinas hidráulicas situadas en la base

16 Metodología Tipo de Investigación Esta investigación es de tipo descriptivo, debido a que se busca realizar una descripción acerca de las diferentes energías alternativas renovables que tenemos a mano ante la ausencia de electricidad. Tiene un enfoque cuantitativo ya que conlleva la representación gráfica de diversos resultados obtenidos en una investigación o encuesta. Fuentes de Información Los métodos de recolección de datos fueron principalmente artículos científicos, además, documentos publicados en Internet relacionados con las diferentes energías alternativas renovables existentes y utilizables en caso de no tener electricidad. Definición de Instrumentos Los instrumentos utilizados para esta investigación están constituidos por una encuesta realizada a cincuenta personas de diferentes profesiones u oficios, a quienes se les facilitara de manera física o electrónica el documento. Posteriormente se interpretarán los resultados en una plataforma virtual (Survey Monkey)

17 Resultados Distribución de participantes según conocimiento de energías alternativas renovables cuando no hay electricidad De acuerdo con el gráfico se puede observar que de cincuenta personas, solamente el 6.1% existentes. no tiene conocimiento de las energías alternativas

18 Distribución de participantes según la respuesta a De cuáles de las energías alternativas han escuchado? Según el gráfico se puede notar que las energías más conocidas por los participantes son la solar (98%), en primer lugar; la eólica, hidráulica y geotérmica. La energía de biomasa y mareomotriz (20%) son poco conocidas

19 Distribución de participantes según utilización de energías alternativas renovables El gráfico nos muestra que veintiuna personas (42%) del total, utilizan las energías alternativas renovables. De estas veintiuna personas, el 100% ha utilizado solamente la energía solar

20 Distribución de participantes según la respuesta a la pregunta Dónde utilizan las energías alternativas? Según el gráfico, la mayoría de personas omitió la respuesta, porque no utilizan las energías alternativas

21 Distribución de participantes según la respuesta a Cree que el costo es elevado para su beneficio? De acuerdo con el gráfico anterior, podemos observar que la mayoría de personas no creen que su costo sea elevado para su beneficio

22 Distribución de participantes según las respuestas a la pregunta Recomendarían el uso de energías alternativas a otras personas? De acuerdo con el gráfico, se observa que más de la mayoría de las personas recomendaría su uso, pensando en el bienestar para el ambiente

23 Distribución de participantes según las respuestas a la pregunta Piensa que se obtiene un óptimo resultado al utilizar energías alternativas en comparación con el uso de fuentes convencionales de electricidad? FI FR Sí 41 87,2% No 6 12,8% Omitida 3 Según la tabla anterior, es evidente que el 87,2% cree que se obtiene un resultado óptimo comparado con las fuentes convencionales de electricidad, aunque solo 42% haya utilizado alguna de estas. *Las fuentes de los gráficos y tablas son del mismo autor con los datos de la encuesta en Survey Monkey

24 Conclusiones 1. La mayoría de personas encuestadas tiene conocimiento de las diferentes fuentes de energías alternativas renovables existentes. 2. La energía solar es la más conocida y la única utilizada por los participantes de la encuesta. 3. Aunque la mayoría de personas tienen conocimiento sobre las energías alternativas, menos de la mitad las utiliza. 4. Más de la mayoría de los encuestados recomendaría su uso, pensando en el bienestar del medio ambiente. 5. El uso de las fuentes alternativas de energía, además de constituir una necesidad económica, representa una opción muy apropiada para los proyectos de desarrollo de los países. 6. La utilización de las energías alternativas no trae consecuencias nocivas para los sistemas ecológicos. 7. Actualmente, en Costa Rica los comercios vendedores de paneles solares y generadores eólicos son muy pocos y tienen un alto costo. En este sentido, es importante considerar que aunque la primera inversión es muy alta, su ahorro económico a largo plazo es definitivo. 8. Las energías alternativas utilizables en una clínica dental son la solar y la eólica

25 Bibliografía 1. Rodríguez, R. (2002). Economía y Recursos Naturales. Una Visión ambiental de Cuba. Barcelona: Editorial Autónoma de España. 2. Jarabo, F. (2000). Energías Renovables. Madrid: Publicaciones Técnicas. 3. Spera, D. (1994). Wind Turbine Technology. New York: ASME Press. 4. Denti, P. (1997). Economía y Ecología: Investigación sobre los Fundamentos de un Estilo de Desarrollo Sustentable. España: Editorial Prosopis. 5. Hernándes, S. (1995). Ecología para ingenieros: Impacto Ambiental. España: Editorial Literas. 6. El nivel de las energías alternativas. tml. Recopilado el 16 de junio del Energía alternativa. Recopilado el 16 de junio del Energías Alternativas. Recopilado el 17 de junio del

26 Anexos

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28 *Las fotografías son fuente del mismo autor, tomadas en diferentes comercios costarricenses

29 ENCUESTA Utilización de energías alternativas en una clínica dental Edad: Sexo ( )M ( )F Profesión/oficio: 1. Conoce otras energías alternativas renovables cuando no hay electricidad? Sí ( ) No ( ) 2. Cuáles de estas ha escuchado? ( ) Solar ( ) Eólica ( ) Geotérmica ( ) Biomasa ( ) Hidráulica ( ) Mareomotriz 3. Ha utilizado alguna de éstas? Sí ( ) Cuál? No ( ) Pasar a la pregunta #7 4. Dónde la utiliza? ( ) En el hogar ( ) En la industria ( ) En el trabajo ( ) Otro Cuál? 5. Cree usted que el costo de esta alternativa es muy elevado para su beneficio? Sí ( ) No ( ) 6. Recomendaría su uso a otras personas? Sí ( ) No ( ) 7. Considera usted que utilizando una de estas energías alternativas se obtiene un óptimo resultado, en comparación con las fuentes convencionales de electricidad? Sí ( ) No ( )