La energía es una fuerza que siempre se transforma, nunca se desvanece (página 2)
Enviado por Carlos Fernández Villegas
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.
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 %
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.
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 alta presión: | Inyecta refrigerante al interior de la vasija, justo encima del combustible. |
– Rociado del núcleo | |
- Inyección de refrigerante a baja presión: | Inyectan refrigerante a la vasija, inundando el núcleo. |
– Sistema automático de alivio de presión: | Impide la presurización de la vasija por encima de los valores operacionales. |
– Condensador de aislamiento: | Enfría el vapor existente en la vasija. |
– Inserción de las barras de control : | Al insertarlas, se para totalmente el reactor. |
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.
Las plantas usan el sol para crecer. La materia orgánica de la planta se llama biomasa y almacena a corto plazo la energía solar en forma de carbono. La biomasa es parte del ciclo natural del carbono entre la tierra y el aire.En el concepto de biomasa no se debe incluir la turba (Combustible fósil formado de residuos vegetales acumulados en sitios pantanosos, de color pardo oscuro, aspecto terroso y poco peso, y que al arder produce humo denso), que a efectos de emisiones de CO2 equivale a un combustible fósil; además, dados los impactos ambientales derivados de la explotación de turberas, no se podría considerar energía renovable la obtenida de esta fuente de energía.
La biomasa es un tipo de energía reciclable que se produce a partir de vegetales.La biomasa incluye:Residuos agrícolas: Paja, orujos….Residuos forestales: Ramas finas….Restos de madera de las industrias forestales: astillas, aserrín….Cultivos energéticos: Cardo (Planta anual, de la familia de las Compuestas)….Residuos ganaderos: purines y otros excrementos del ganado.En fin, la biomasa incluye la madera, platas de crecimiento rápido, algas cultivadas restos de animales, etc. (Neuquén, al igual que muchas de las provincias de Argentinas y de todo el mundo cuentan con estos requisitos para la formación de energía de biomasa pero no la ponen en práctica) Es una fuente de energía procedente, de último lugar, del sol, y es renovable siempre que se use adecuadamente. La biomasa puede ser usada directamente como combustible, denominado "biocombustible". En Neuquén, el Estado provincial y la empresa Petrobrás habían iniciado tres años atrás un proceso de investigación para lograr la producción de Biodiesel (biocombustible). Pero hasta el momento no hay novedades del proyecto.
De lo que sí hay novedades y muy positivas es de la primera plantación de colza (Especie de col, con las hojas de cuyas semillas se extrae aceite, el cual es utilizado para la producción de biocombustibles) en Plaza Huincul. En la primera cosecha se obtuvieron rindes muy superiores a los esperados. Vale la pena recordar que esta oleaginosa es la que mejor rendimiento tiene en Europa para la producción de biocombustibles. Nueva leyEl mayor aporte de la ley es sin duda el corte obligatorio, que implica que a partir del año 2010 todo el gasoil deberá incluir un 5% de Biodiesel, y toda la nafta un 5% de etanol. Esto significa una demanda de alrededor de 500.000 toneladas de Biodiesel y unas 200.000 de etanol.Dado que el corte y la distribución estarán a cargo del sector petrolero (que es el que cuenta con la infraestructura de estaciones de servicio y los medios de transporte de los combustibles), las exigencias en materia de requisitos de calidad serán muy elevadas. Por eso, quien quiera incursionar en la producción de Biodiesel o etanol para el mercado nacional, deberá tener en cuenta que su cliente será Repsol YPF, Shell, Esso o Petrobrás, para señalar las más importantes.
Repsol YPF ya anunció que construirá alguna (s) planta(s). Petrobrás está en el tema en Brasil y también lo analiza para este mercado. Shell y Esso no han hablado de inversiones, así que seguramente se proveerán de Biodiesel de terceros. Pero en cualquier caso, sólo incorporarán un biocombustible de alto estándar. Así que para entrar en carrera, seguramente no quedará otra opción que instalar una planta de escala, que entregue Biodiesel de calidad. Y capacidad de negociación en este nivel.Quizá la mejor opción, apuntando a ser proveedores del mercado de corte obligatorio, será relacionarse con la industria aceitera (involucrada en el «crushing» o molienda de oleaginosas para extracción de aceite) y proponer algún tipo de asociación. Habría buen ambiente para buscar acuerdos de provisión, joint ventures, fazón, etc., con este sector clave.Lo importante es que debe ser un beneficio medioambiental y no generar otros problemas.Alrededor de la mitad de la población mundial sigue dependiendo de la biomasa como principal fuente de energía. El problema es que en muchos lugares se está quemando la madera y destruyendo los bosques a un ritmo mayor que el que se reponen, por lo que se están causando graves daños ambientales: deforestación, pérdida de biodiversidad, desertificación, degradación de las fuentes de agua, etc.
También se puede usar la biomasa para preparar combustibles líquidos, como el metanol o el etenol, que luego se usan en los motores. El principal problema de este proceso es que su rendimiento es bajo: de un 30 a un 40% de la energía contenida en el material de origen se pierde en la preparación del alcohol.Otra posibilidad es usar la biomasa para obtener biogás. Esto se hace en depósitos en los que se van acumulando restos orgánicos, residuos de cosechas y otros materiales que pueden descomponerse, en un depósito al que se llama digestor. En ese depósito estos restos fermentan por la acción de los microorganismos y la mezcla de gases producidos se pueden almacenar o transportar para ser usados como combustible.
El uso de biomasa como combustible presenta la ventaja de que los gases producidos en la combustión tienen mucho menor proporción de compuestos de azufre, causante de la lluvia ácida, que los procedentes de la combustión del carbono. Al ser quemados añaden CO2 al ambiente, pero este efecto se puede contrarrestar con la siembra de nuevos bosques o plantas que retiran este gas de la atmósfera. Métodos de conservación de la Biomasa en energíaMétodos termoquímicos:Estos métodos se basan en la utilización del calor como fuente de transformación de la biomasa. Están bien adaptados al caso de la biomasa seca, y, en particular, a los de la paja y de la madera.
La combustión: Es la oxidación completa de la biomasa por el oxígeno del aire, libera simplemente agua y gas carbónico, y puede servir para la calefacción doméstica y para la producción de calor industrial.La pirolisis: Es la combustión incompleta de la biomasa en ausencia de oxígeno, a unos 500ºC, se utiliza desde hace mucho tiempo para producir carbón vegetal. Aparte de este, la pirolisis lleva a la liberación de un gas pobre, mezcla de monóxido de carbono, de hidrogeno y de hidrocarburos ligeros.
Este gas de débil poder calorífico, puede servir para accionar motores diesel, o para producir electricidad, o para mover vehículos. Una variante de la pirolisis, llamada pirolisis flash lleva a 1000ºC en menos de un segundo, tiene la ventaja de asegurar una gasificación casi total de la biomasa. De todas formas, la gasificación total puede obtenerse mediante una oxidación parcial de los productos no gaseosos de la pirolisis. Las instalaciones en donde se realizan la pirolisis y la gasificación de la biomasa reciben el nombre gasógenos. El gas pobre producido puede utilizarse como se indica antes, o bien servir de base para la síntesis de un alcohol muy importante, el "METANOL", que podría sustituir las gasolinas para la alimentación de los motores de explosión (carburol).Métodos biológicos:La fermentación alcohólica es una técnica empleada desde hace mucho con los azúcares, que puede utilizarse también con la celulosa y el almidón, a condición de realizar una hidrólisis previa (en medio ácido) de estas dos sustancias. Pero las destilación permite obtener alcohol etílico prácticamente anhídrido, es una operación muy costosa en energía. En estas condiciones, la transformación líe la biomasa en etanol y después la utilización de este alcohol en motores de explosión, tienen un balance energético global dudoso. A partir de esta reserva, ciertos países (Brasil, E.U.A) tienen importantes proyectos de producción de etanol a partir de la biomasa con un objetivo energético (propulsión de vehículos; cuando el alcohol es puro o mezclado con gasolina, el carburante recibe el nombre de gasohol). La fermentación mecánica es la digestión anaerobia de la biomasa por bacterias. Es idónea para la transformación de la biomasa húmeda (mas del 75% de humedad relativa).
En los fermentadores, o biodigestores, la celulosa es esencialmente la sustancia que degrada de un gas, que contiene alrededor de 60% de metano y 40% de gas carbónico. El problema principal consiste en la necesidad de calentar el equipo, para mantenerlo a temperatura óptica de 30-35ºC. No obstante, el empleo de los digestores es un camino prometedor hacia la autonomía energética de las explotaciones agrícolas, por repercusiones de las deyecciones y camas del ganado. Además, es una técnica de gran interés para los países en vías de desarrollo. Así, millones de digestores ya son utilizados por familias campesinas chinas. Utilización de la biomasa:Bosques: Si bien, Neuquén no es un exportador de biomasa actualmente para fines energéticos (Aunque hay proyectos en pie para la producción de biodiesel). En otras partes del mundo ya tienen práctica en esto, por ejemplo la tala de árboles. No obstante, el recurso sistemático de la biomasa en los bosques para cubrir la demanda energética solo constituye una opción razonable en países donde la densidad territorial de dicha demanda es muy baja, así como también la de la población (Tercer mundo).
En España (por lo demás país deficitario de madera) sólo es razonable contemplar el aprovechamiento energético de la corta y seca y de la limpia de las explotaciones razonables (leña-ramaje-follaje-etc.), así como de los residuos de la industria de la madera.Residuos agrícolas deyecciones y camas de ganado: Estos constituyen otra fuente importante de bioenergía, aunque no siempre sea razonable darles este tipo de utilidad. En algunos lugares, sólo parece recomendable el uso a tal fin de la paja de los cereales en los casos en que el retirarla del campo no afecte apreciablemente a la fertilidad del suelo, y de las deyecciones y camas del ganado cuando el no utilizarlas sistemáticamente como estiércol no perjudique las productividades agrícolas. Siguiendo este criterio.
Cultivos energéticos: Es muy discutida la conveniencia de los cultivos o plantaciones con fines energéticos, no solo por su rentabilidad en sí mismos, sino también por la competencia que ejercerían con la producción de alimentos y otros productos necesarios (madera, etc.). Las dudas aumentan en el caso de las regiones templadas, donde la asimilación fotosintética es inferior a la que se produce en zonas tropicales. Así y todo, se ha estudiado de modo especial la posibilidad de ciertos cultivos energéticos, especialmente sorgo dulce y caña de azúcar. No obstante, el problema de la competencia entre los cultivos clásicos y los cultivos energéticos no se plantearía en el caso de otro tipo de cultivo energético: los cultivos acuáticos. Una planta acuática particularmente interesada desde el punto de vista energético sería el jacinto de agua, que posee una de las productividades de biomasa mas elevadas del reino vegetal. Podría recurrirse también a ciertas algas microscópicas (micrófitos), que tendrían la ventaja de permitir un cultivo continuo. Así, el alga unicelular Botrycoccus braunii, en relación a su peso, produce directamente importantes cantidades de hidrocarburos.
Biodiesel de aceites vegetales usados (A.V.U.)
Los Aceites Vegetales Usados de cocina son una fuente atractiva de biodiesel, pero son más difíciles de convertir porque contienen un 2-10% de ácidos grasos libres (la causa del sabor rancio) y pueden provocar grandes problemas. Primero de todo, es necesario retirar cualquier agua presente en el aceite usado. Calentamos a 104ºC durante una hora o hasta que no se puedan ver burbujas (señal de uqe ya no hay agua, claro). Es necesario valorar el aceite para determinar qué cantidad de ácidos grasos libres contiene.
**Para medir la cantidad de ácidos grasos libres de nuestro aceite: mezclamos 1 ml de aceite con 10 ml de alcohol isopropilico (obtenible junto con los demás dri-gas) + 2 gotas de solución de fenolftaleina (obtenibles en una farmacia, tienda de tiempo libre o en una tienda de juguetes que vendan productos químicos).
**Añadimos el alcohol-sosa al aceite, bátalo VIGOROSAMENTE y separe, de acuerdo con las instrucciones dadas más arriba para el aceite nuevo. Ya hemos creado biodiesel, apto para el consumo de motores diesel. Leer más: http://www.monografias.com/trabajos29/energia/energia#mecanica#ixzz31gI6oMxa
Autor:
Carlos Fernández Villegas
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