LAS ENERGIAS RENOVABLES Y LA TERMODINAMICA Ing. Miguel Hadzich. Mec. De Fluidos UNMSM -2001
Empecemos con la 1 ra Ley de la Termodinámica CANTIDAD Si como 5 Engordo 5??? Claro!! 5 =5 La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma
más acción!!! pero, si como 5, también boto calor... Entonces solo engordo 4 y produzco 1 de calor... que se pierde. Pero siempre... 5=4+1
y si sólo me muevo??? Pero si como 5 y produzco solo trabajo?? Engordo 3, y produzco 2 de trabajo... 5=3+2
esto sería falso pues no puedo moverme sin perder calor... si como 5 y produzco calor y trabajo Tenemos que engordo 2, produzco 1 de calor y 2 de trabajo... Siempre se cumple!! 5=2+2+1
Pero todo lo que como engordo? No! Siempre boto algo. Entonces se define el concepto de: CALIDAD Cómo puedo comer 5 y engordar menos??? Finalmente solo engordo 1, porque produzco trabajo, calor y boto alguito... Siempre se cumple!! 5=2+1+1+1
Los buenos diseños usan las energías naturales que entran al sistema, así como aquellas generadas en el sitio, para asegurar un ciclo de energía completo. La segunda ley de la Termodinámica establece que la energía se degrada constantemente, o que empieza a ser menos utilizable por el sistema a medida que lo recorre. 2da Ley de la Termodinámica: La entropía siempre aumenta
2da Ley: Siempre perdemos Ahora veamos el concepto de Rendimiento Cuanto puedo producir??? Rendimient o η Producido Consumido Sirve Gasto 2 5 η 0.4 40% Entonces somos una máquina de 40 % de Eficiencia o Rendimiento.
Y así, todas las máquinas tienen un Rendimiento dependiendo de la TECNOLOGIA y de la futura INVESTIGACION. Generacíon de Electricidad Eficiencia Energética (Rendimiento) Central Hidroeléctrica Mayor a 90% Central Termoeléctrica 30-40 % Central Eólica 30-40 % Central Nuclear 30% Central Termosolar 20% Paneles Solares fotovoltaicos (Baja potencia) 15-25 %
y también tienen diferentes potencias 5 l/s. Por ejemplo, si tengo 250W de potencia técnica, entonces produciré 250 x 0.4 = 100 W de potencia real, pues mi rendimiento es 0.4
O sea siempre tendré 100 W, y ese será mi límite de potencia. 5 l/s.
Por eso tenemos distintas potencias con casi las mismas tecnologías... aunque el motor tenga el mismo diseño.
Pero, todo depende de QUIEN es la fuente de energía. Existen fuentes fuertes y débiles FUERTES Mucho Calor A mayor Calor MAQUINA TERMICA Mayor Trabajo Trabajo Termodinámica Mecánica de fluidos
Máquinas Térmicas Eficiencia Maquina Energética (Rendimiento) Motor a Gasolina de Auto 15% Cohete Espacial Mayor a 15% Locomotora a vapor 15% Motor a reacción 20% Locomotora Diesel 35% Locomotora eléctrica 35% Aerogenerador Mayor a 40% Tren de levitación Magnetica Mayor a 60% Bicicleta 90% Generador y motor eléctrico Mayor a 90%
y también tenemos fuentes de energía que no contaminan.las ENERGIAS RENOVABLES!!
Quién es el más fuerte de todos? Están en el siguiente orden: El Agua, El Viento y El Sol.
Empecemos por el mas fuerte.. y limpio!! El Agua Como aprovechamos su fuerza? Generando Electricidad o.. Como fuerza de Bombeo... Y Cuanto aprovechamos? Potencia = h x Caudal x Altura
Tipos de Turbinas más comunes Francis Turgo Kaplan Pelton Michell - Banki
Tenemos la siguiente clasificación: La clasificación de los sistemas hidroenergéticos, tomando como referencia la potencia generada, tiene diferentes interpretaciones, las mas usuales corresponden a la clasificación de OLADE y ONUDI. OLADE ONUDI Tipo Potencia (KW) Micro hasta 50 Mini hasta 500 Pequeña hasta 5000 Micro hasta 100 Mini hasta 1000
Picocentral - Turbina Pelton
Microcentral - Turbina Michell Banki
CENTRALES HIDRAULICAS
MEGACENTRALES HIDRAULICAS CENTRAL SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO
El agua puede servir para subir agua!! Bombas Con caída de agua Sin caída de agua.
Con caída de Agua. Bombas de Ariete Hidráulico Bomba BAH10 bombeando bombeando Aguas servidas en Villa el Salvador BAH4 Instalada en el GRUPO
Turbobombas GRUPO PUCP
Sin caída de Agua.. RIOBOMBAS RIOGENERADORES Turbina TYSON Depende de la velocidad del Río!!!
ahora veamos como aprovechar la fuerza del Viento!! La potencia depende de la velocidad del viento. Pot = K x v3 Al igual que con el agua, podemos generar Electricidad o transformarla en fuerza de Bombeo.
La Escala de Beaufort permite determinar la velocidad del viento, en metros por segundo, mediante los efectos observables ocasionados por el mismo. Escala velocidad Descripción 0 menor de 0.4 Calma: el humo asciende verticalmente 1 0.4-1.4 Ligero:dirección de viento se manifiesta por deriva del humo 2 1.7-3.2 Brisa ligera: Se siente el viento en la cara 3 3.5-5.4 Brisa: Las hojas de los árboles en movimiento constante 4 5.7-8 Brisa moderada: Se levanta el polvo 5 8.4-10.7 Brisa fresca: Los árboles pequeños se mecen 6 11.1-13.8 Brisa fuerte: Grandes ramas en movimiento 7 14.2-16.9 Vendaval moderado: árboles enteros se balancean 8 17.3-20.5 Vendaval: Se rompen las ramas pequeñas 9 20.8-24 Vendaval fuerte: Daños estructurales menores 10 24.4-28 Vendaval total: árboles arrancados de la raíz 11 25.5-35 Tormenta: Grandes daños generalizados
Veamos como podemos generar Electricidad con el Viento. Grandes Potencias AEROGENERADORES Malabrigo
Instalación del Aerogenerador en Malabrigo
Pequeñas Potencias Aerogenerador WAIRA Aerogenerador WIND CHARGER
EXTRACTORES EOLICOS Extrae: Malos olores, calor, vapor, humo, olores solventes y gases. Sirve para ventilación en general.
ahora veamos como bombear. Aerobombas Pot = h x Caudal x Htotal MCTB 500 - GRUPO PUCP
AEROBOMBA GAVIOTAS TRULIS - CHANCAY
Los rayos infrarrojos son los que producen Calor Termas Solares Invernaderos para plantas ornamentales Maíz, papa, etc. Cocinas y hornos Solares Secadores Solares De café. De hierbas Destiladores Solares aguas saladas aguas servidas
Si usamos los rayos infrarrojos, tendremos calor!! Termas Solares Invernadero Cocinas Solares (Parabólicas)
La Luz visible se aprovechara por medio de los paneles fotovoltaicos Las células fotovoltaicas son dispositivos que convierten la luz directamente en electricidad, por lo que pueden utilizarse como fuente de energía para poner en funcionamiento equipos eléctricos o electrónicos.
Amorfo Color negro. 50% más barato 5% de rendimiento 10 años de vida Se paga de 3 a 38 meses. Policristalino Color azul 11% a 25% de rendimiento. 20 a 30 años de vida. Se pagan en 3 años.
Los Sistemas FV están conformados por: Módulos FV Controladores o Reguladores. Baterías de ciclo profundo Inversores Llaves de control Llaves termomagneticas Caja de Fusibles
Algunas aplicaciones de la energía fotovoltaica: Iluminación Bombeo de agua Telecomunicaciones Refrigeración
Módulo solar para iluminación en la selva Bomba Solar funcionando en la selva
Y si no tenemos agua, ni buen viento,, ni sol, entonces??? quedamos nosotros!! Bicicleta Multiusos Para: Bombear agua. Generar electricidad. Moler granos Etc
Bombas Manuales GRUPO PUCP TRULIS - CHANCAY
...Tambien existen otros sistemas de bombeo: Bomba de Soga Pero podemos utilizar la fuerza de otros seres
con más fuerza que nosotros?
Pero, si todo se está acabando, qué nos queda para el futuro? Nuevas Tecnologías FUEL CELL
El hombre tiene que EVOLUCIONAR!!!!
Parece que el Hidrógeno será nuestra solución para cuando necesitemos energía que la podamos trasladar!!. Carros del Futuro!!!
carros Eléctricos y Solares!!!!
Carro Solar en el GRUPO PUCP
Necesitamos Tecnologías acorde con la naturaleza y utilizar nuestro cerebro para innovar.y relajarnos!!!!
y cómo comulgar con la naturaleza? algunos buenos consejos. 1. Haga siempre lo mejor que pueda en cualquier caso.
2.Esté en Paz consigo mismo. 3. Obtenga un trabajo que disfrute.
4. Simplifique su vida. Viva en condiciones simples de vivienda, alimentación y vestuario. 5. Pongase en contacto con la naturaleza cada día. Sienta a la tierra bajo sus pies.
6. Ejercítese físicamente a través de trabajo pesado, jardinería o caminando. 7. No se preocupe. Viva un día en un tiempo.
8. Comparta algo cada día con alguien. 9. Tome tiempo para vagar en la vida cuando pueda. Vea algún humor en la vida donde usted pueda.
10. Sea amable con todas las criaturas y observe la vida en todas las cosas 11. Ser flojo algunas veces puede ser bueno!!!
Para todo esto necesitamos CONOCIMIENTOS e INNOVACION
pues, lo mínimo que tenemos que lograr es la SOSTENIBILIDAD en el mundo!!!! ENTRA 5 = SALE 5
y se empieza haciendo sostenibles las cosas locales... para seguir con las globales.
Todo depende de la naturaleza humana porque necesitamos VALORES para sostener la SOSTENIBILIDAD!!
en nosotros está el destino de la humanidad Cuándo nos daremos cuenta???
http://www.pucp.edu.pe/invest/grupo E-mail: grupo@pucp.edu.pe
GRACIAS!! Psss...No me hagan caso en todo