TEMA 1: ENERGÍA. Definición La energía se define como la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo

Transcripción

1 TEMA 1: ENERGÍA Definición La energía se define como la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo Energía /trabajo/potencia Vamos a considerar que trabajo y energía es lo mismo. La potencia es una magnitud que relaciona energía y tiempo E: Energía W:Trabajo t:tiempo! E! W P= =! t! t Unidades Julio/caloría/kw.h = unidades de energía(julio S.I.) Las 3 son unidades de energía(de trabajo), en el S.I. la unidad es el julio, pero es una unidad muy pequeña(1kw*h = KJulios = Julios) Caloría: es la cantidad de calor necesaria para elevar un grado de temperatura un gramo de agua (para pasar de 14,5 C a 15,5 C) 1Cal = 4,18 Julios!! 1Kcal= 4,18 KJulios!!!! 1J = 0,24cal Kw*h: es una unidad de ENERGÍA Vatio(W)/kw/[cv=hp] = unidades de potencia(vatio S.I.) 1 CV = 735 W 1 KW = 1000 W Formas de energía Se entiende por formas de energía el tipo o manifestación en que la energía puede presentarse. (química, calorífica...) Mecánica(potencial y cinética) Es aquella que está presente en fenómenos relacionados con estados de movimientos y de formaciones. Equivale a la suma de E. Potencial y E. Cinética EM = EP + EC EM: Energía mecánica EP:Energía Potencial EC:Energía Cinética En caída libre, la EM es siempre la misma, sólo se transforma de EP a EC. EP: Energía que posee un cuerpo dependiendo de su posición(altura) EP = m * g * h m = Masa g = Gravedad h = Altura

2 EC: Es la energía mecánica que tiene un cuerpo dependiendo de su velocidad EC = 1/2 * m * v² m = Masa v = Velocidad Calorífica(Conducción, convección y radiación) La energía térmica o calorífica es la debida a los fenómenos de transferencia de calor. Hay 3 tipos: Por conducción: es la transferencia de calor de un cuerpo a otro cuando hay contacto entre ellos. El calor circula del cuerpo de mayor temperatura a menos temperatura. Fórmula de transmisión de calor por conducción:! λ Q = * S (T₁ - T₂) * t! d λ = Conductividad térmica d = distancia/espesor material (m) Q = Calor S = Superficie de contacto (m²) t = Tiempo (h) T = Temperatura (ºC) Por convección: el calor se transmite mediante un fluido, hay 2 tipos: Convección natural: el fluido se mueve por la diferencia de densidades, cuando está caliente asciende al pesar menos. Convección forzada: el fluido se mueve mediante medio mecánicos (bomba, ventilador...) Q = * S (T₁ - T₂) * t : Coeficiente de transmisión de calor por convección Por radiación: El calor se transmite mediante ondas electromagnéticas, no necesita ningún medio, pero si el camino libre T₁ T₂ Q = * S * t!! 100! 100 = Coeficiente de transmisión de calor por radiación Química(poder calorífico) La energía química se produce mediante reacciones entre distinto elementos. Estas reacciones vienen dadas por los distintos enlaces que se crean y se destruyen. Q = Pc * m Q = Pc * V Se pone m o v según sea un sólido(m) o gas(v) Pc: Poder calorífico

3 Nuclear Esta energía se basa en la que hay acumulada en los núcleos de los átomos. Hay 2 formas de obtenerla: Fusión: Uniendo núcleos Fisión: Rompiendo núcleos E = m * c² E = Energía m = Masa c = Velocidad de la luz La energía liberada en una reacción nuclear, es del orden de 1 millón de veces mayor que la energía liberada en una reacción química Rendimiento Llamamos rendimiento a la relación que hay entre al energía que suministro a una máquina y la que aprovecho w. realizado = E. suministrada = Energía de rendimiento Este rendimiento es siempre menor que 1! E R = * 100! E E = Energía obtenida E = Energía suministrada R = Rendimiento 1º principio de la termodinámica: la energía ni se crea ni se destruye, sólo se trasforma Incremento de Energía = E - E U = Q - W Criterio e signos en la IUPAC: Lo que entra a un sistema es positivo, y lo que sale es negativo Q > 0 W > 0 Sistema! Q < 0! W < 0 Ahorro energética

4 Tema 2: Fuentes de energía Definición Una fuente de energía es todo sistema natural, artificial o yacimiento que pueda suministrar, por sí mismo o mediante procesos tecnológicos alguna de las formas de energía. Es un sistema donde podemos obtener energía aprovechable Clasificación Energía primaria: se obtiene directamente de la naturaleza Energía secundaria: se obtiene a partir de las primarias a partir de un proceso de transformación Fósiles Carbón: coke Petróleo Gas No renovables Nuclear Renovables Carbón Hidráulica Solar Eólica Maremotriz Geotérmica Biomasa etc. Lecho fluidizado: con este sistema se pretenden 2 cosas: Aumentar el rendimiento en la combustión Eliminar o disminuir los gases de azufre Consiste en triturar el carbón hasta convertirlo en partículas de polvo, se inyecta aire y tenemos un fluido con partículas de carbón en suspensión de tal manera que la superficie de contacto con el oxígeno es mucho mayor y se aumenta el rendimiento de la reacción. Por otro lado se añade también piedra caliza triturada que reacciona con el azufre (que contiene el carbono) y disminuye los riesgos de contaminación por azufre. Petróleo Es un combustible fósil que no está en estado no líquido ni sólido, (es más liquido) es como una pasta. Para que se produzca es necesario que se produzca una digestión sin oxígeno, por eso es necesario que se quede enterrado bajo tierra o mar.

5 Efectos medioambientales Efecto invernadero Uno de os causantes del efecto invernadero es el dióxido de carbono, que se produce en toda combustión Lluvia ácida El problema de la lluvia ácida se encuentra sobretodo en la combustión del carbón y del petróleo, viene ocasionado por la combustión del nitrógeno y del azufre Demostración lluvia ácida: SxOx + H₂O => H₂SO₄ NxOx + H₂O => HNO₃ Vertidos Los más problemáticos es en el agua Explotación Extracción de petróleo Extracción primaria: la propia presión del gas hace que el crudo salga. Secundaria: se inyecta agua a presión Terciaria: se bombea el petróleo Nuclear Fisión: En una reacción nuclear la energía que se desprende es del orden de un millón de veces de la que produciría en un a reacción química. Lo que se hace es romper núcleos de átomos muy grandes (uranio o plutonio). Uno de los grandes problemas que aparece es a radiación. tipos de radiaciones: Radiación alfa: son núcleos de helio (2 protones y 2 neutrones) Radiación beta: son electrones Radiación Gamma: Son neutrones de distintos tipos de radiación: alfa,

6 Energías renovables Hidráulica aprovechamiento de la energía acumulada en el agua para producir electricidad La energía que transforma es la potencia que contiene el agua, depende de la cantidad de agua que contiene y de la altura. P = g * Q * h P = Potencia g = Gravedad h = altura Q = Caudal Tipos de centrales Centrales de pasada:no necesitan agua embalsada, aprovechan desniveles naturales o ríos caudalosos. Suelen ser de bajos potencias. Centrales de reserva: si cuenta con agua embalsada Central de bombeo: disponen de 2 embalses. tienen 2 formas de funcionamiento: 1. Cae el agua del embalse, y con su presión produce electricidad eléctrica como en una central hidroeléctrica normal. 2. Cuando no hay demanda de energía se cierra la compuerta y deja de caer agua del embalse superior. Ahora lo que se hace es aprovechar la energía sobrante de centrales térmicas o nucleares u bombean agua del embalse inferior al superior con esa energía sobrante Solar E = K * t * S E = Energía K = Constante t = Tiempo S = Superficie Eólica Elementos de un aerogenerador Alternador Se le pone un multiplicador para que le rente más las vueltas, producido por un sistema de engranajes, multiplica las vueltas dadas Freno: se utiliza en casos de mantenimiento. Elementos auxiliares Sistema de orientación(para que le de el viento de frente) Sistemas de medida de medición del viento Veleta para ver la dirección del viento Sistema de comunicación y control Potencia de un aerogenerador: depende de la superficie, densidad del viento y sobre todo de la velocidad P = 1/2 * D * S * V³ P = Potencia D = Densidad S = Superficie V = Velocidad

7 Biomasa Recursos biológicos de origen vegetal o animal, incluyendo los materiales precedentes de su transformación, de los cuales se puede obtener un combustible energético, ya sea de forma directa o indirecta. Maremotriz