INTRODUCCIÓN
El mar ocupa el 70% de la superficie del globo con una masa liquida en
constante movimiento (mareas), que puede aprovecharse por ejemplo, mediante
turbinas, para producir electricidad, como es el caso de nuestro proyecto.
Encontramos el concepto de la Teoría General del
Sistema, “todo el universo interactúa entre sí, influye y
es influenciado”, interesante ya que la mareomotriz no es una
excepción de la Ley Universal, ya que influye la (pleamar) o marea alta
y el reflujo (bajamar) o marea baja, es producida por la acción
gravitatoria del
sol, la tierra y la luna. La fuerza gravitacional de la luna
empuja la parte de la tierra mas cercana a esta lejos del centro de la tierra y así se
produce una alta mar directamente debajo de la luna. Al mismo tiempo el sol
empuja a la tierra como
un todo para mantener el equilibrio de órbita de la tierra dando origen
a otra marea alta. Con lo anterior, se obtienen dos mareas altas,
de los lados opuestos de la tierra, con el movimiento de rotación del planeta (un
día) se obtiene dos mareas altas y dos mareas bajas por día.
Este fenómeno se acentúa mas en los extremos del globo terraqueo, no
es nuevo, sino novedoso, ya que en otros lugares del planeta este sistema ya se había
implantado con éxito, desde la antigüedad es conocida esta
técnica, que ya fue aplicada para poder mover los primitivos molinos de
marea egipcios. Su desarrollo histórico fue parecido
al de los molinos hidraulicos en el siglo XIII, donde ya funcionaban
algunas ruedasmareomotrices en Inglaterra en el siglo XVIII. Aparecen
varias instalaciones para moler grano y especies tanto en Francia como
en Estados Unidos.
Los pioneros en el estudio y explotación de este recurso fueron los
franceses, en el verano de 1966 cuando se puso en marcha una planta de
energía mareomotriz de 240.000 Kw en el río Rance, un estuario
del canal de la Mancha, en el noroeste de Francia que consiste en un
paredón que cierra el río, permitiendo así almacenar agua
en la represa cuando sube la marea y luego liberarla cuando el nivel de agua
del mar es menor, generando al llenar y vaciar el estuario artificial mediante
el paso del fluido por las turbinas la energía aprovechable que es la
eléctrica.
Dicho concepto permitió a los investigadores elaborar
una propuesta de generación en distintas regiones en base a la central
realizada en Francia. Por ser un referente a
nivel mundial, en este trabajo se tomara como
parte de la investigación y como ayuda en
cuanto a la descripción del
funcionamiento e instalaciones que poseen estas Centrales. Pero en primer lugar
se detallara la base del funcionamiento, el movimiento
de las olas, sus fluctuaciones y demas variaciones.
Mirandolo desde otro aspecto se entiende que
actualmente vivimos en una sociedad de consumo y de creciente expansión,
en la era de la tecnología, donde la necesidad de energía es
inevitable. En esta situación uno de los principales problemas a
nivel mundial que existen en el panorama actual es el de la finitud de las fuentes de energíahabituales ya que las necesidades
energéticas son crecientes y los recursos limitados.
Nuestra sociedad camina así hacia un colapso energético y las
energías alternativas renovables, tales como la eólica, la
hidraulica, la solar, la de la biomasa o la mareomotriz, son la
opción mas ecológica y razonable. Extrañamente esta
última nunca fue aprovechada y es desconocida por la mayoría de
las personas aún siendo una fuente inagotable y segura,
ya que depende del
movimiento continuo de las mareas.
CAPITULO I
PLANTEAMIENTO DEL PLOBLEMA
Centrales Mareomotrices que Generan Electricidad
¿CÓMO SERIA EL PROCESO DE APROVECHAMIENTO DE LAS MAREAS?
Nos encontramos con nuestro problema, que sería el poco conocimiento de
cómo se puede aprovechar los movimientos de las mareas, conocer
cómo funciona, como se ha incrementado y cuales serian las condiciones
necesarias para poder realizar la central como tal.
Las mareas son oscilaciones periódicas del nivel del mar. Es difícil darse cuenta de este fenómeno lejos de las costas, pero cerca de
éstas se materializan, se hacen patentes por los vastos espacios que
periódicamente el mar deja al descubierto y cubre de nuevo.
Este movimiento de ascenso y descenso de las aguas del mar se produce por las acciones atractivas del Sol y de la Luna. La
subida de las aguas se denomina flujo, y el descenso reflujo, éste
mas breve en tiempo que el primero. Los momentos de maxima
elevación del flujo se denominan pleamar y el de maximo reflujo
bajamar.La amplitud de mareas no es la misma en todos los lugares; nula en
algunos mares interiores, como en el Mar Negro, entre Rusia y Turquía;
de escaso valor en el Mediterraneo, en el que solo alcanza entre 20 y 40
centímetros, es igual débil en el océano Pacífico.
Por el contrario, alcanza valor notable en determinadas zonas del océano
Atlantico, en el cual se registran las mareas mayores. Así en la
costa meridional Atlantica de la República Argentina, en la
provincia de Santa Cruz, alcanza la amplitud de 11 metros, de tal modo que en
Puerto Gallegos los buques quedan en seco durante la baja marea.
Pero aún la supera la marea en determinados lugares, tales como en las bahías de Fundy y Frobisher, en
Canada (13 metros), y en algunos rincones de
las costas europeas de la Gran Bretaña, en el estuario del Servern (13,6
metros), y de Francia en las bahías de Mont-Saint-Michel
(12,7 metros) y el estuario de Rance (13 metros).
Belidor, profesor en la escuela de Artillería de La Fère
(Francia), fue el primero que estudió el problema del aprovechamiento de
la energía cinética de las mareas, y previó un sistema que
permitía un funcionamiento continuo de dicha energía, empleando
para ello dos cuencas o receptaculos conjugados.
La utilización de las mareas como fuente de energía
montaba varios siglos. Los ribereños de los ríos costeros ya
habían observado corrientes
que hacían girar las ruedas de sus molinos, que eran construidos a lo
largo de las orillas de algunos ríos del oeste de Francia y otros países
enlos cuales las mareas vivas son de cierta intensidad. Aún pueden verse
algunos de estos molinos en las costas normandas y bretonas francesas. Los
progresos de la técnica provocaron el abandono de maquinas tan
sencillas de rendimiento, hoy escaso.
Las ideas de Belidor fueron recogidas por otros ingenieros franceses que proyectaron
una mareomotriz en el estuario de Avranches, al norte y a 25 Km. De Brest
basandose en construir un fuerte dique que cerrase el estuario y
utilizar la energía de caída de la marea media, calculando las
turbinas para aprovechar una caída comprendida entre 0,5 y 5,6 metros.
Los estudios para este proyecto estaban listos a fines
de 1923, pero el proyecto fue abandonado.
Otros proyectos se estudiaron en los Estados Unidos para aprovechar la
energía de las mareas en las bahías de Fundy y otras menores que se
abren en ella, Oen las cuales las mareas ofrecen desniveles de hasta 16 metros. En la Cobscook se construyo una mareomotriz de
rendimiento medio, lo cual duró durante pocos
años, pues su rendimiento resultaba mas caro que las centrales
termoeléctricas continentales.
Las teorías expuestas por Belidor en su Tratado de Arquitectura
hidraulica (1927) quedaron en el aire; pero la idea de aprovechar la
enorme energía de las mareas no fue jamas abandonada del
todo; solo cuando la técnica avanzo lo suficiente, surgió un
grupo de ingenieros que acometió el proyecto de resolver definitivamente
el problema.
La primera tentativa seria para el aprovechamiento de la energía de las
mareasse realiza actualmente en Francia, precisamente en el estuario de Rance,
en las costas de Bretaña. Solo abarca 2.000 ha.
, pero reúne magnificas condiciones para el fin que se busca; el nivel
entre las mareas alta y baja alcanza un maximo de 13
metros, una de las mayores del
mundo. El volumen de agua que entrara en la
instalación por segundo se calcula que en 20.000 m3. , cantidad muy superior a la que arroja al mar por segundo el Rin.
Su costo sera de miles de millones de francos; pero se calcula que
rendira anualmente mas de 800 millones de kv/h. Un poderoso dique
artificial que cierra la entrada del estuario; una esclusa mantiene la
comunicación de éste con el mar y asegura la navegación en
su interior.
Todos los elementos de la estación mareomotriz – generadores
eléctricos, maquinas auxiliares, las turbinas, los talleres de
reparación, salas y habitaciones para el personal director y obreros-,
todo esta contenido, encerrado entre los muros del poderoso dique que
cierra la entrada del estuario. Una ancha pista de cemento que corre a lo largo de todo él.
De esta manera vemos, cual es la capacidad del aprovechamiento
de esta energía renovable generada a partir de las fuerzas y movimientos
de las mareas. Desde 1581 hasta 1822 en Londres, capital de
Inglaterra, funcionó sobre el río Tamesis, una gran rueda
movida por la marea, que permitía bombear el agua al centro de la
población. Modernamente, en el estuario del Río Rance,
Francia y en Kislaya, URSS, existen sendas de Centrales Mareomotrices y
seconoce que la potencia instalada en la central Francesa es de 250 MW.En 1737,
como ya hemos mencionado Belidor quien dio a conocer su obra sobre la
arquitectura hidraulica, encontramos que se refiere a los molinos de
marea, de Dunkerque e intento asegurar la continuidad de su funcionamiento; el
cual es el primer testimonio de la técnica basada en la energía
de las mareas.
Whitaker (1982): colocó funcionamiento una unidad experimental que
sirvió para probar el procedimiento del as turbinas de
la central en situaciones reales, en Canada.
Gibson y Wilson (1979): Plantearon una forma de regulación mas conveniente de sistemas o redes de conexión o en
su defecto con centrales de acumulación por bombeo.
Bernsttein y Godin (1965-1974): Crearon un sistema de
interconexión optimizada con centrales de acumulación
hidroeléctrica.
Sin embargo el lento desarrollo de la tecnología y los enormes costes
fueron paralizando unos proyectos que han resurgido en los últimos 5
años, ya que cada vez mas gobiernos y empresas invierten en este
tipo de energía, concientizados de que las energías renovables
pueden ser de gran ayuda para evadir problemas de contaminación y
escasez de recursos energéticos, y se encuentran apoyados por los
avances tecnológicos.
Las mareas de los océanos constituyen una fuente gratuita, limpia e
inagotable de energía, que al contrario que otras renovables, como
la eólica o la solar, no depende de otros factores. Es importante saber
que es, sin embargo, un recurso hidraulico que
tiene analogíacon la hidroelectricidad, la energía mareomotriz se
sabe que podría a portar unos 635.000gigavatios por hora (GW/h) anuales
que equivalen a 392.000 toneladas de carbón por año.
Se conoce que es una de las catorce nuevas y ahorrativas
energías que estudian los organismos especializados de las Naciones
Unidas. Esta energía no se ve limitada ni por el clima ni
por la época del año y la técnica consiste en encauzar el
agua de la marea en tanque y en su camino de escape esta accionara las turbinas
de una central eléctrica. Cuando las aguas se retiran,
también pueden generar electricidad.
OBJETIVO GENERAL
Explicación concreta de los procesos que influyen en el funcionamiento
de las Centrales Mareomotrices que Generan Electricidad
El funcionamiento basico de una central mareomotriz se basa en llenar un embalse durante la marea alta o pleamar y en expulsar el
agua durante la marea baja o bajamar. Se produce
energía eléctrica cuando el agua pasa por unas turbinas
instaladas en los conductos de llenado/vaciado del embalse. Cuando sube
la marea se llena el embalse. Cuando empieza a bajar la marea se cierra
el embalse durante unas horas para obtener una
adecuada diferencia de nivel entre el embalse y el mar abierto. Al abrir las compuertas el agua pasa por unas turbinas que generan
la energía eléctrica.
El tiempo de funcionamiento de una central mareomotriz es de
6 a 7 horas por marea y de 2 a 3 horas de tiempo de espera entre cada marea, lo
que supone entre 12 y14 horas diarias de producción de energía
eléctrica.
Para que una central mareomotriz sea rentable la amplitud de la marea
debe ser al menos de 5 metros. El rendimiento de una central mareomotriz
depende de la amplitud de la marea, de la superficie del embalse y de la longitud del dique.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Desglosar los elementos de la energía mareomotriz y de la central
La central
La planta de energía de La Rance es una estructura de 750m de largo y
llega a 13 metros bajo el nivel del mar, esto ha permitido la creación
de un embalse de 184000000 metros cúbicos con una capacidad efectiva
entre 0 y 13.5 metros sobre el nivel del mar, extendiendo el río aguas
arriba por cerca de 20 Km. hasta LE CHATERLIER.
La barrera móvil o aliviadero:
De 115m de largo, consiste de 6 puertas tipo “vagón” cada
una operada por un servomotor aceitado. La altura de la elevación es de
10m y el ancho de cada canal es 15m. Esta estructura, operada desde la sala de
control de la planta de energía, puede asegurar el pasaje de un total de
9600 metros cúbicos/segundo con una diferencia en el nivel de 5m, esto
permite un rapido balance en el nivel de las aguas para poder llenar o
vaciar la cuenca.
El Dique de contención:
Éste es una barrera de rocas de 163m de largo, es hermética
(impermeable) gracias a una pared central de concreto, incluyendo en la parte
mas baja una accesible galería en el lado izquierdo del banco, la
estructura conduce a la pared final de la planta de energía. Este
diqueresulta fundamental para permitir crear un
estuario totalmente artificial, lo que permite determinar el volumen de la masa
de agua a utilizar para posteriormente establecer la potencia, los ciclos de
utilización conceptos, fundamentales para determinar el rendimiento de
la central.
Turbinas de doble paso
Solamente cuando la marea bajaba, podía utilizarse la diferencia de
altura existente al estar cargado el río. Con lo que, con el fin
de lograr una mayor efectividad en los costos, la planta mareomotriz de La
Rance es capaz de turbinar ambos momentos cuando el estuario esta lleno
y cuando este esta vacío.
Establecer las propiedades de la física presentes en el tema:
(a.i.1) Movimiento Circular
(a.i.2) Interacciones Gravitacionales
(a.i.3) Interacción Eléctrica
(a.i.4) Interacción por Contacto
Peso de un Cuerpo
(a.i.5) Ley de Gravitación Universal
(a.i.6) Ley de Coulomb
(a.i.7) Potencia Mecanica
Especificar el funcionamiento de las turbinas:
La planta de energía esta ubicada con 24 idénticas
unidades de generación de 10 MW cada una, estas unidades, las cuales son
de del tipo de ¨bulbo sumergido¨, grupo siguiendo ítems dentro
de los mismos cascos metalicos sumergidos en un conducto
hidraulico.
Los dos períodos responden a la generación y llenado donde el
estuario esta en menor nivel y el nivel de marea esta cercano a
su maximo, en estos casos el agua circula desde el mar al estuario
generando energía.
Para incrementar el tiempo en la planta deenergía, ademas, los
bulbos fueron designados para usarse como bombas, de este modo cuando el mar
casi alcanza el nivel del reservorio, la fase de llenado es acelerada con el
bombeado.
El sistema de bombeado turbinado hace posible acelerar o
anticipar la generación dependiendo de los requerimientos de la red.
Tras generar energía el estuario eleva considerablemente su nivel por lo
cual la cota entre nivel de marea y estuario es muy pequeña obteniendo
por ende una potencia insignificante por lo cual este
período es utilizado solamente para terminar de llenar el estuario.
En este ciclo se produce la espera del descenso de la marea para poder obtener
una diferencia entre el nivel de la marea y del estuario (lleno), ademas
se puede también recurrir al bombeado para obtener un aumento del nivel
del estuario.
Después de la espera, se libera el agua contenida por
el estuario descendiendo su nivel y generando de esta forma energía.
En este caso se produce el vaciado del estuario para poder aprovechar
nuevamente la acción de la pleamar.
Similar al ciclo A debido a que espera un nivel casi
maximo de pleamar para abrir el paso del
agua a través de las turbinas aunque puede realizar un proceso de
bombeado para aumentar el nivel del
estuario durante la espera.
JUSTIFICACIÓN
La importancia primordial de las centrales mareomotrices que generan
electricidad es que actualmente se buscan nuevas fuentes
de energías que nos permitan dejar de depender de los combustibles
fósiles que generanuna inmensa destrucción al medio ambiente,
eliminando así los desechos que producen enormes cantidades de
Dióxido de Carbono. Al tomar en cuenta este
recurso natural, nos enfocamos también en todos los componentes que la
conforman ayudando a su desarrollo y a la aplicación en una determinada
población.
La energía mareomotriz, utiliza la fuerza de gravedad de la tierra, la
fuerza gravitacional de la luna y el sistema solar, es una energía
limpia y ecológica, es decir, hay muchos proyectos buenos en la actualidad
tecnológicos pero dañinos para el medio ambiente. En cambio este recurso, por así llamarlo, es progresiva por eso
hay que destacar que no es totalmente perfecta ya que se le han encontrado
algunas desventajas que iremos trabajando.
En fin, creemos que el hecho de el resultado de producir electricidad para las
comunidades, de manera sencilla, rentable y sin daños incalculables para
el planeta es fundamental, y observar que países como el Reino Unido,
Francia y Rusia ya estén utilizando y practicando esta nueva fuente de
generar electricidad, nos permite saber que si funciona y que cada día
se ven mas beneficiados gracias a el abastecimiento de la energía
a través de los movimientos del mar.
Fomentar el uso de la planta mareomotriz, como así
también contar con el uso de todas las energías limpias y
ecológicas, en estos tiempos que no tenemos consideración y que
no colaboramos con la limpieza de nuestro planeta, es primordial. Este tipo de
energía se puede producir en ríos, mares, debido a
latransformación energética que no produce subproductos
contaminantes gaseosos, líquidos y sólidos perjudiciales para la
naturaleza.
Creemos que la disminución de los combustibles fósiles, es
fundamental por lo siguiente
El carbón, el petróleo y el gas natural, formados por
descomposición de plantas y animales que vivieron millones de
años atras y se fueron depositando en el interior de la tierra. Representan la energía solar acumulada bajo tierra.
Cuando esos combustibles se queman, liberan la energía que acumularon durante millones de años, produciendo calor y CO2. Estan formados por H y C y se los considera la
energía que mueve al mundo.
No sólo se usa para su
conversión de energía, también sirven en la industria
química, en la fabricación de diversos productos.
Pero a pesar de mover el mundo, estos combustibles son los principales
responsables de la degradación y contaminación ambiental, ya que
al quemar carbón, gas, nafta y otros derivados del
petróleo, se quita oxígeno al aire, produciendo calor y liberando
Dióxido de Carbono y otros gases.
Debemos tener en cuenta los problemas que nos causan.
La energía del
sol llega a la tierra en forma de radiaciones diversas, algunas visibles como la luz o radiaciones luminosas y otras invisibles como los rayos
infrarrojos y los ultravioletas. Una parte de esa
energía vuelve al espacio, reflejadas por las nubes, el polvo el aire;
la otra parte llega a la tierra donde se transforma en calor que vuelve al
espacio.
Pero hay gases como el Dióxido deCarbono, óxidos
nitrógenos, óxidos de azufre, vapor de agua, que absorben parte
de la energía calórica de la superficie de la tierra, produciendo
el llamado 'Efecto Invernadero', que es el proceso normal que
mantiene una temperatura estable en el planeta.
Las moléculas de Dióxido de Carbono actúan como vidrios de invernadero
reteniendo la radiación y el calor del
sol, pero con su aumento (como ocurre en los
centros de concentrada población), se van a atrapar mas rayos
solares, es decir, estos rayos solares no volveran al espacio y se
producira un aumento de la temperatura del planeta. Así se
recalentaría la Tierra y se alterara el mecanismo de invernadero.
Las principales consecuencias de este efecto es el
derretimiento de los casquetes polares, con lo que aumentaría el nivel del mar, y, la consecuente
desaparición de ciudades costeras en un principio.
CONCLUSIÓN
Después de realizar este trabajo, llegamos a la
conclusión de que hay que tener en cuenta varios puntos o conceptos
importantes para tener una idea clara sobre el tema.
Lo primero que consideramos, es que hay que fomentar el uso de la
energía mareomotriz, como así también contar con el uso de
todas las energías limpias o alternativas, como la solar y la
eólica, entre otras; lo mas importante de este punto es terminar
de una vez por todas con el uso de combustibles fósiles que, como ya
vimos, es uno de los causantes del calentamiento global.
Si el hecho de realizar una conclusión significa hacer un resumen sobre
el tema,podemos decir que el aprovechamiento del agua
como recurso natural, implica tener en cuenta los factores que participan como
los que estan en este trabajo; entre los que podemos citar, la
influencia de los astros que producen alteraciones en el mar, o también
la presencia de los vientos que producen el oleaje, entre otros; lo mas
saliente de este uso del mar, es que no contamina. También podemos
incluir en este pequeño resumen es que, (como dice el proyecto que
realizamos) si bien la inversión de capitales que hay que realizar es
grande y que, en nuestro país, tiene mucho de importante; a la vez, el
uso de energías limpias, conforma una fuente de ahorro.
Se considera importante destacar el tema del calentamiento global (en la
parte de información periodística) ya que es un tema actual y
verdaderamente preocupante. También consideramos necesario ser sinceras
y aceptar que información periodística sobre el tema que nos
corresponden conseguimos, y nos pareció buena idea relacionar todas las
noticias con nuestro tema y globalizar todo en la siguiente conclusión
final
Los combustibles fósiles, son los principales productores de
energía, también, como dijimos,
son responsables en gran parte del
calentamiento de la tierra. Si tomamos como base el uso de energías
renovables, no sólo evitaríamos la contaminación, sino que
también ahorraríamos mucho.
Si tenemos en cuenta que el petróleo, ademas, constituye un
factor sumamente contaminante, solamente tenemos que ver la información
sobre los derrames endiferentes ríos y mares; y los hechos desastrosos
que causa, no solo en el agua, sino también en la flora y en la fauna
que habitan allí.
Entonces, pensamos que, si bien nosotras no podemos instalar una central
mareomotriz, ni tampoco molinos de viento, podemos
evitar el derroche de energía desde nuestras casas, ahorrandola;
aunque sea para nosotros mismos. Apaguemos entonces las luces que no
necesitemos y ese tipo de cosas que escuchamos miles
de veces.
BIBLIOGRAFÍA
Libros:
'Geografía Económica'. Ediciones Macchi.
'Aventuras de la Ciencia Energética (un recurso para conocer y
cuidar)', Norma Cantón. Editorial Astros.
'El mundo de la Energía', Luis Postigo. Editorial Sopena.
'NaturCiencia'.
Paginas Web:
www.monografias.com
www.ambiente-ecologico.com
www.renovables.com
www.eldiariomontanes.es
www.wikipedia.com
www.monografias.com
www.rincondelvago.com
ÍNDICE
Introducción……………………………………………………………….………2
Capítulo I
Planteamiento del Problema
¿Cómo sería el proceso del aprovechamiento de la
energía de las mareas?.4
Objetivo General
……………………………………………8
Objetivo Especifico
……………………………………………9
Justificación
……………………………………………….…..12
Conclusión………………………………………………………………….…14
Bibliografía…………………………………………………………………….…16
