Energía Cinética
En física, la energía cinética de un
cuerpo es aquella energía que posee debido a su movimiento. Se define como
el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa determinada desde el
reposo hasta la velocidad indicada. Una vez conseguida esta energía durante la aceleración, el cuerpo mantiene su
energía cinética salvo que cambie su velocidad. Para
que el cuerpo regrese a su estado de reposo se requiere un
trabajo negativo de la misma magnitud que su energía cinética.
Suele abreviarse con letra Ec o Ek (a veces también T o K).
Energía Potencial
En un sistema físico, la energía
potencial es energía que mide la capacidad que tiene dicho sistema para
realizar un trabajo en función exclusivamente de su posición o
configuración. Puede pensarse como
la energía almacenada en el sistema, o como
una medida del
trabajo que un sistema puede entregar. Suele abreviarse con la letra o .
La energía potencial puede presentarse como energía
potencial gravitatoria, energía potencial electrostatica, y
energía potencial elastica.
Mas rigurosamente, la energía potencial es una magnitud escalar
asociada a un campo de fuerzas (o como en elasticidad un campo tensorial de
tensiones). Cuando la energía potencial esta asociada a un campo de fuerzas, la diferencia entre los valores del campo en dos puntos
A y B es igual al trabajo realizado por la fuerza para cualquier recorrido
entre B y A.
Energía geotérmica
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Planta de energía geotérmica en las Filipinas.
La energía geotérmica es aquella energía que puede
obtenerse mediante el aprovechamiento del
calor del
interior de la Tierra. El calor del interior de la Tierra se debe
a varios factores, entre los que caben destacar el gradiente geotérmico,
el calor radiogénico, etc. Geotérmico viene del griego geo
(Tierra), y thermos (calor); literalmente 'calor de la Tierra'.
Tipos de yacimientos geotérmicos según la temperatura del
agua
* Energía geotérmica de alta temperatura. La energía
geotérmica de alta temperatura existe en las
zonas activas de la corteza. Esta temperatura esta comprendida entre 150
y 400 °C, se produce vapor en la superficie y mediante una turbina, genera
electricidad. Se requieren varias condiciones para que se dé la
posibilidad de existencia de un campo geotérmico: una capa superior
compuesta por una cobertura de rocas impermeables 1]
un acuífero, o depósito, de permeabilidad elevada, entre 0,3 y 2
km de profundidad; suelo fracturado que permite una circulación de
fluidos por convección, y por lo tanto la trasferencia de calor de la
fuente a la superficie, y una fuente de calor magmatico, entre 3 y 15 km
de profundidad, a 500-600 °C. La explotación de un
campo de estas características se hace por medio de perforaciones
según técnicas casi idénticas a las de la
extracción del
petróleo.
* Energía geotérmica de temperaturas medias.
La energía geotérmica de temperaturas medias
es aquella enque los fluidos de los acuíferos estan a
temperaturas menos elevadas, normalmente entre 70 y 150 °C. Por
consiguiente, la conversión vapor-electricidad se realiza con un rendimiento menor, y debe explotarse por medio de un
fluido volatil. Estas fuentes permiten explotar
pequeñas centrales eléctricas, pero el mejor aprovechamiento
puede hacerse mediante sistemas urbanos reparto de calor para su uso en
calefacción y en refrigeración (mediante maquinas de
absorción).
* Energía geotérmica de baja temperatura. La energía
geotérmica de temperaturas bajas es aprovechable en zonas mas
amplias que las anteriores; por ejemplo, en todas las cuencas sedimentarias. Es debida al gradiente geotérmico. Los
fluidos estan a temperaturas de 50 a 70 °C.
* Energía geotérmica de muy baja temperatura. La energía
geotérmica de muy baja temperatura se considera cuando los fluidos se
calientan a temperaturas comprendidas entre 20 y 50 °C. Esta
energía se utiliza para necesidades domésticas, urbanas o
agrícolas.
Las fronteras entre los diferentes tipos de energías geotérmicas
es arbitraria; si se trata de producir electricidad con un rendimiento
aceptable la temperatura mínima esta entre 120 y 180 °C, pero
las fuentes de temperatura mas baja son muy apropiadas para los sistemas
de calefacción urbana.
[editar] Tipos de fuentes
geotérmicas
Esquema de las fuentes de energía geotérmicas.
En areas de aguas termales muy calientes a poca
profundidad, se aprovecha el calor desprendido por elinterior de la tierra.
El agua caliente o el vapor pueden fluir naturalmente, por
bombeo o por impulsos de flujos de agua y de vapor. El método a
elegir depende del
que en cada caso sea económicamente rentable. Un
ejemplo, en Inglaterra, fue el 'Proyecto de Piedras Calientes HDR'
(sigla en inglés: HDR, Hot Dry Rocks), abandonado después de
comprobar su inviabilidad económica en 1989. Los
programas HDR se estan desarrollando en Australia, Francia, Suiza,
Alemania. Los recursos de magma (rocas fundidas) ofrecen energía
geotérmica de altísima temperatura, pero con la tecnología
existente no se pueden aprovechar económicamente esas fuentes.
En la mayoría de los casos la explotación debe hacerse con dos
pozos (o un número par de pozos), de modo que
por uno se obtiene el agua caliente y por otro se vuelve a reinyectar en el
acuífero, tras haber enfriado el caudal obtenido. Las ventajas de este sistema son múltiples:
* Hay menos probabilidades de agotar el yacimiento térmico, puesto que
el agua reinyectada contiene todavía una importante cantidad de
energía térmica.
* Tampoco se agota el agua del yacimiento, puesto que la
cantidad total se mantiene.
* Las posibles sales o emisiones de gases disueltos en el agua no se
manifiestan al circular en circuito cerrado por las conducciones, lo que evita
contaminaciones.
[editar] Ventajas e inconvenientes
Planta geotérmica de Nesjavellir en Islandia. Esta central
energética da servicio a las necesidades de agua calientedel area
metropolitana del
Gran Reykjavík.
[editar] Ventajas
1. Es una fuente que evitaría la dependencia energética del
exterior.
2. Los residuos que produce son mínimos y ocasionan menor impacto
ambiental que los originados por el petróleo y el carbón.
3. Sistema de gran ahorro, tanto económico como
energético.
4. Ausencia de ruidos exteriores.
5. Los recursos geotérmicos son mayores que los recursos de
carbón, petróleo, gas natural y uranio combinados cita requerida]
6. No esta sujeta a precios internacionales, sino que siempre puede
mantenerse a precios nacionales o locales.
7. El area de terreno requerido por las plantas geotérmicas por
megavatio es menor que otro tipo de plantas. No requiere construcción de
represas, tala de bosques, ni construcción de
conducciones (gasoductos u oleoductos) ni de depósitos de almacenamiento
de combustibles.
8. La emisión de CO2, con aumento de efecto invernadero, es inferior al
que se emitiría para obtener la misma energía por
combustión.
[editar] Inconvenientes
1. En ciertos casos emisión de acido
sulfhídrico que se detecta por su olor a huevo podrido, pero que en
grandes cantidades no se percibe y es letal.
2. Contaminación de aguas próximas con sustancias como arsénico,
amoníaco, etc
3. Contaminación térmica.
4. Deterioro del paisaje.
5. No se puede transportar (como energía primaria).
6. No esta disponible mas que en determinados lugares.
Usos
*Generación eléctrica.
* Aprovechamiento directo del calor.
* Calefacción y ACS.
* Refrigeración por absorción.
[editar] Generación
eléctrica
Se produjo energía eléctrica geotérmica por primera vez en
Larderello, Italia, en 1904. Desde ese tiempo,
el uso de la energía geotérmica para electricidad ha crecido
mundialmente a cerca de 8.000 megawatt de los cuales EE. UU.
genera 2.700 MW.
[editar] Desalinización
Douglas Firestone comenzó en la desalinización con el sistema
evaporación / condensación con aire caliente en 1998, probando
que el agua geotermal se puede usar económicamente para producir agua
desalinizada, en 2001.
En 2005 se ajustó el 5º prototipo desalinizador “Delta
T” que usa un ciclo de aire
forzado caliente, presión atmosférica, ciclo geotermal de
evaporación condensación. El aparato se surte de agua de mar
filtrada en el Instituto Scripps de Oceanografía, reduciendo la
concentración de sal de 35.000 ppm a 51 ppm a/a 2]
Inyección de agua
En varios sitios, ha ocurrido que los depósitos de magma se agotaron,
cesando de dar energía geotérmica, quizas ayudado por la
inyección del agua residual fría, en la recarga del
acuífero caliente. O sea que la recarga por reinyección, puede
enfriar el recurso, a menos que se haga un cuidadoso
manejo. En al menos una localidad, el enfriamiento fue resultado de
pequeños pero frecuentes terremotos (ver enlace externo abajo). Esto ha
traído una discusión sobre si los dueños de una planta son
responsables deldaño que un temblor causa.
[editar] Extinción del calor
Así como
hay yacimientos geotérmicos capaces de proporcionar energía
durante muchas décadas, otros pueden agotarse y enfriarse 3] En un informe, el gobierno de Islandia dice: debe
entenderse que la energía geotérmica no es estrictamente
renovable en el mismo sentido que la hidraulica.
Energía térmica
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Imagen del Sol tomada a través de rayos X
Se denomina energía térmica a la fuerza liberada en forma de
calor. Puede ser obtenida de la naturaleza o del sol, mediante una
reacción exotérmica, como la combustión de algún
combustible; por una reacción nuclear de fisión o de
fusión; mediante energía eléctrica por efecto Joule; o por
rozamiento, como residuo de otros procesos mecanicos o químicos. Asi mismo, es posible aprovechar energía de la
naturaleza que se encuentra en forma de energía térmica
calorifica, como
la energía geotérmica o la energía solar fotovoltaica.|
La obtención de energía térmica implica un impacto
ambiental. La combustión libera dióxido de carbono (CO2) y
emisiones contaminantes. La tecnología actual en energía nuclear
da lugar a residuos radiactivos que deben ser controlados. Ademas deben
tenerse en cuenta la utilización de terreno de las plantas generadoras
de energía y los riesgos de contaminación por accidentes en el uso de los materiales implicados, como los derrames de petróleo o de
productos petroquímicos derivados