Trabajo De Energia Hidraulica.docx

Explique en qué consiste el ciclo hidrológico.

El ciclo hidrológico es el proceso que mueve al agua a través de los océanos, el cielo y la tierra. Este proceso funciona gracias a la energía del sol. Podemos comenzar a examinar el ciclo del agua con los océanos, los cuales tienen el 97% del agua de todo el planeta: El sol causa evaporación del agua en la superficie del océano; el vapor del agua se eleva y se condensa formando pequeñas gotitas, las cuales se aferran a partículas de polvo. Estas gotitas forman las nubes. El vapor generalmente permanece en la atmósfera por un corto período de tiempo, desde algunas horas a algunos días, hasta que se convierte en precipitación y cae hacia la tierra en forma de lluvia, nieve, aguanieve o granizo. Algunas precipitaciones caen sobre la tierra y son absorbidas o se vuelven residuos de la superficie, los cuales gradualmente fluyen hacia barrancos, lagos o ríos. El agua en las corrientes y los ríos fluyen hacia el océano, se filtra en el sueloo se evapora nuevamente hacia la atmósfera. El agua en el suelo puede ser absorbido por las plantas y luego se transfiere a la atmósfera por un proceso llamado transpiración. El agua del suelo se evapora hacia la atmósfera; estos procesos son colectivamente conocidos como evapotranspiración. De esa agua en el suelo, algo se filtra hacia abajo en una zona de rocas porosas que contienen agua subterránea. Los acuíferos son una capa de roca permeable, capaz de actuar como reserva, transmisor, y proveedora de cantidades significativas de agua. Más precipitación que evaporación o evapotranspiración ocurre en la tierra, pero la mayoría de la evaporación de nuestro planeta y la precipitación se lleva a cabo en los océanos. La cantidad global de precipitaciones y evaporaciones es balanceada a través del mundo. Mientras que algunas áreas específicas en la Tierra tienen más precipitaciones y menos evaporaciones que otras, en una escala global, todo se balancea.

2.) Realice una descripción de la historia de los aprovechamientos de la energía Hidráulica

Historia Los antiguos romanos y griegos se beneficiaban ya de la energía del agua; recurrían a ruedas hidráulicas para moler trigo. Sin embargo, la posibilidad de disponer de esclavos y animales de carga retardó su colocación generalizada hasta el siglo XII. Durante la edad media, las grandes ruedas hidráulicas de madera producian una potencia máxima de cincuenta caballos. La energía hidroeléctrica debe su mayor adelanto al ingeniero civil británico John Smeaton, que fabricó por vez primera grandes ruedas hidráulicas de hierro colado. La hidroelectricidad adquirió mucha importancia durante la Revolución Industrial. Promovió las industrias textil y del cuero y los talleres de construcción de máquinas a principios del siglo XIX. Aunque las máquinas de vapor se encontraban desarrolladas, el carbón era insuficiente y la madera poco aprovechable como combustible. La energía hidráulica facilito el crecimiento de las nuevas ciudades industriales que se establecieron en Europa y América hasta la construcción de canales a mediados del siglo XIX, que ofrecieron carbón a bajo precio. Las presas y los canales eran precisos para el montaje de ruedas hidráulicas consecutivas cuando el desnivel era mayor de cinco metros. La construcción de grandes presas de contención todavía no era posible; el escaso caudal de agua durante el verano y el otoño, unido a las heladas en invierno, forzaron a sustituir las ruedas hidráulicas por máquinas de vapor en cuanto se consiguió disponer de carbón. Desarrollo de la energía hidroeléctrica La primera central hidroeléctrica se fundó en 1880 en Northumberland, Gran Bretaña. El renacimiento de la energía hidráulica se originó por el desarrollo del generador eléctrico, seguido del desarrollo de la turbina hidráulica y debido a la crecida de la demanda de electricidad a principios del siglo XX. En 1920 las centrales hidroeléctricas generaban ya una parte importante de la fabricación total de electricidad.

3.) Escribas las ventajas de utilizar energía hidráulica

Ventajas de la energía hidráulica 1.- Energía renovable La energía hidroeléctrica es renovable. Esto significa que no podemos agotarla. No obstante, existen cada vez menos lugares apropiados para la construcción de centrales hidroeléctricas y aún menos, donde esos proyectos sean realmente rentables.

2.- Energía limpia La generación de electricidad con centrales hidroeléctricas no es contaminante en sí misma. La única contaminación se da en el proceso mismo de la construcción de las grandes centrales.

3.- De producción estable Es una fuente de energía muy estable. Hay muy poca fluctuación en términos de producción de las plantas eléctricas, a menos que se produzcan cambios en les necesidades. Se suele usar para garantizar el mínimo de energía demandada. Si hay agua en las presas, se puede generar electricidad.

4.- Flexible Mediante el ajuste del flujo de agua se puede producir más o menos electricidad según demanda. Cuando la demanda es baja, el agua se mantiene en las presas o embalses a espera de que el consumo sea mayor. Es una fuente de energía que se adapta a nuestras necesidades.

5.- Segura Comparada con la energía nuclear o la obtenida con combustibles fósiles, la energía hidroeléctrica es mucho más segura. El único combustible que se usa es el agua.

Desventajas de la energía hidroeléctrica 1.- Consecuencias medioambientales La construcción de centrales hidráulicas afecta a la naturaleza, a los flujos naturales del agua, y a la construcción de carreteras y líneas eléctricas. Las centrales hidroeléctricas afectan a los peces. Sus hábitats están conformados por múltiples factores como nivel de las aguas, velocidad de las mismas, disponibilidad de refugios y acceso al alimento. El drenaje de los ríos aguas abajo de una presa podría ser completamente devastador para las poblaciones piscícolas. Por ello, siempre hay que garantizar un caudal mínimo o caudal ecológico que permita a los peces continuar con sus ciclos biológicos, aunque dependiendo de las especies la construcción de una presa es algo incompatible con su ciclo vital.

2.- Su puesta en marcha es cara y no es sencilla La construcción de una central hidroeléctrica es caro. Aunque por otro lado, una vez en marcha se necesitan pocos trabajadores y los costes de mantenimiento son normalmente bajos. Los proyectos deben ser estudiados minuciosamente para minimizar impactos medioambientales.

3.- Sequías La generación de electricidad y los precios de la energía están directamente afectados por la cantidad de agua embalsada. Las sequías por supuesto podrían afectarlo. En los últimos años, el clima se está viendo alterado con periodos de sequías más largas de lo normal y han sido numerosos los embalses que han visto sus niveles bajo mínimo.

4.- Reservas finitas Los lugares apropiados para el establecimiento de una central hidroeléctrica rentable están prácticamente agotados, por lo que no son habituales últimamente la puesta en marcha de nuevos complejos.

Desventajas en la construcción y función de una hidroeléctrica Muchas veces la construcción de represas modernas trae graves consecuencias ecológicas y sociales. Con la construcción de la represa de Itaipú unas 6.900 familias se han visto obligadas a dejar sus tierras y 1.600 edificios han sido abandonados. Expropiaciones y traslados forzosos han afectado a unos 42.000 habitantes brasileños y cerca de 25.000 en Paraguay. La represa implicó la pérdida de 800 km² de superficie agraria y 600 km² forestales; 570 kms. de carreteras y caminos han sido inundados y 50 km. de vías ferroviarias han desaparecido en el fondo del lago que se formó. En los siguientes cuadros se reúnen algunas de las ventajas y desventajas de estas monumentales obras. Actualmente, organismos como las Naciones Unidas y su Organización Mundial de la Salud han manifestado que no son aconsejables los emprendimientos hidroeléctrico en zonas ecuatoriales, tropicales o subtropicales, salvo aquellos que aprovechan el desnivel natural de los ríos. Varias enfermedades se ven muy favorecidas en su desarrollo por la presencia de lagos artificiales: la esquistosomiasis, el dengue, el paludismo y la malaria. La más peligrosa es la primera, provocada por un parásito que se reproduce en caracoles de agua dulce y luego en los seres humanos. Como estos caracoles prosperan en agua dulce quieta, los embalses de las grandes presas hidroeléctricas resultan lugares ideales para su multiplicación.

4.) Investigue el principio de funcionamiento de las turbinas Pelton, Francis y Kaplan

Turbina Pelton También llamada "Rueda Pelton" es una turbina de acción o de chorro, tangencial y normalmente de eje horizontal. Se utiliza en saltos de agua de gran altura (superiores a 200m) y con pequeños caudales de agua (hasta 10 metros cúbicos por segundo). El distribuidor está formado por una o varias entradas de agua al rodete. Los álabes que están situados sobre la periferia del rodete tienen forma de cuchara. La fuerza del impulso del agua es la responsable del giro de la turbina.

Turbina Francis Es una turbina de reacción, radial-axial, normalmente de eje vertical, aunque pueden ser horizontal como muestra la figura de más abajo. Se utiliza en saltos de altura intermedia (hasta los 200m) y con caudales muy variados de agua, entre 2 y 200 metros cúbicos por segundo. El distribuidor está compuesto de aletas móviles para regular el caudal de agua que conduce al rodete. El agua procedente de la tubería forzada entra perpendicularmente al eje de la turbina y sale paralela a él. Para regular el caudal de agua que entra en el rodete se utilizan unas paletas directrices situadas en forma circular, y cuyo conjunto de denomina distribuidor. Se utiliza en sitios de muy diversas alturas de caída de agua y caudales. Esta turbina se puede utilizar en un gran rango de saltos y caudales de agua, es la más versátil. Algunas pueden variar el ángulo de sus palas durante su funcionamiento.

Turbina Kaplan La turbina Kaplan es de reacción pura, radial-axial, y normalmente de eje vertical. Las características técnicas y de construcción son muy parecidas en ambos tipos (Francis y Kaplan). Se utiliza en saltos de pequeña altura de agua (hasta 50m) y con caudales que suelen superar los 15 metros cúbicos por segundo. Para mucho caudal de agua a poca altura esta turbina es la mejor opción. Pueden variar el ángulo de sus palas durante su funcionamiento.

6.) Explique los tipos de centrales mini-hidráulicas: Central de pasada, Central de canal de riego o abastecimiento, Central de pie de presa

7.) Describa la historia de los aprovechamientos de la energía de los mares.

Se reconoce al francés Jacques de Arsonval como el primero en exponer y argumentar teóricamente la posibilidad de emplear la energía térmica de los océanos y transformarla en electricidad, en el año 1880. Con este propósito se emplean los ciclos termodinámicos de potencia, que pueden trabajar como un ciclo abierto, o cerrado. En un ciclo abierto, como su nombre expresa, la sustancia de trabajo entra en la instalación y después de producir energía sale de esta. En los ciclos cerrados la sustancia de trabajo permanece dentro de la instalación. La instalación propuesta por Arsonval trabajaba según un ciclo cerrado y la sustancia de trabajo era el amoníaco, cuya temperatura de ebullición es de 33,4 °C, sus vapores tienen bajo peso molecular, un volumen específico elevado y buenas características de termotransferencia. Se les atribuye a los científicos Georges Claude y Boucherot la aplicación práctica del trabajo iniciado por Arsonval; la primera máquina (prototipo) se construyó en 1925, y se probó inicialmente usando afluentes industriales como fuente caliente, y agua del río Meuse como fuente fría. Con posterioridad se probó a orillas del océano Atlántico y finalmente la demostración en tierra se efectuó en Cuba, en la bahía de Matanzas, con una planta de 22 kW. En el año 1981 se publicó en nuestro país, en el Boletín de energía solar, de la Academia de Ciencias de Cuba, la conferencia leída por Georges Claude el 9 de octubre de 1930, donde expresó: «Siempre he tenido más dificultades al pelear contra el hombre que contra la naturaleza». En su oratoria expuso los esfuerzos realizados hasta la culminación del trabajo: 4 000 m³ de agua, desde los 600 m de profundidad a 13 °C, llegaban a la costa a 11 °C. Una tercera prueba definitoria corroboró la eficacia de la instalación, que entregó 20kW para una diferencia de temperatura entre el fondo y la superficie de 15 °C.

8.) Indique las ventajas y desventajas de usar el océano como fuente de energía

VENTAJAS Es renovable: el hecho de que los movimientos giratorios de la tierra y la fuerza gravitacional entre el sol y la luna existirán por miles de millones, hace que la energía marítima se ubique como una de las más renovables.

Es energía limpia: se considera que esta energía es de las más limpias y que contribuye al medio ambiente, ya que su fuente es totalmente natural. No obstante, la implementación de la obtención de la energía se encuentra en pleno desarrollo, lo que ha limitado la realización de estudios avanzados relacionados con el impacto que esta explotación tendría en el ecosistema marino. Predecible: al conocer los ciclos de las altas y bajas mareas, es fácil predecir cuándo aprovechar la energía cinética de los mares. Asimismo, se pude tener en detalle las especificaciones del oleaje y características de las profundidades con las que se podría diseñar a la perfección el mecanismo y estructuras de obtención. Eficiencia a baja velocidad: por ser 1000 veces más densa que el aire, el agua, aún con mínimos movimientos, puede generar energía. Se habla de que aun cuando el agua manifiesta velocidades de 1m/s, puede obtenerse energía. Larga vida útil: las estructuras empleadas para el aprovechamiento de esta energía puede resultar duradera en cuanto a su funcionamiento. Ejemplo de ello es la planta mareomotriz de La Rance en Francia que funciona desde 1966. DESVENTAJAS Efectos en el medio ambiente: como se ha señalado anteriormente, no está claro el efecto ambiental que podrían tener este tipo de plantas en el ecosistema marino, por lo que estudios desarrollan con énfasis análisis en torno a este tema y así determinar los impactos a futuro. No obstante, es válido señalar que si se le compara con las plantas hidroeléctricas que bloquean el paso libre del agua, estas podrían afectar el hábitat de algunas especies marinas, siendo esta una de las razones por las que los científicos acentúan las investigaciones en referencia a este posible impacto. Cercanía: pese a que en futuro es posible construir plantas en alta mar, por ahora su instalación solo puede ser implementada en tierra firme, lo que genera un impacto visual al ocupar zonas costeras. Costo de tecnología alto: al ser una de las formas de obtención más nuevas y menos competitivas, la tecnología resultante puede ser de alto costo. 9.) Realice un cuadro comparativo entre la energía mareomotriz, la energía de las olas, el gradiente térmico de los océanos, el aprovechamiento de corrientes oceánicas y el uso de biomasa marina.

Que es

Energía mareo motriz

La energía undimotriz, u olamotriz, es la energía que permite la obtención de electricidad a partir de energía mecánica generada por el movimiento de las olas.

Función Estas centrales convierten la energía de las mareas en electricidad a través de una turbina. Su funcionamiento es como el embalse de un rio.

Ventajas Auto renovable. No contaminante. Silenciosa. Bajo costo de materia prima. No concentra población. Disponible en cualquier clima y época del año.

Desventajas Impacto visual yestructural sobre el paisaje costero. Localización puntual. Dependiente de la amplitud de las mareas Traslado de energía muy costoso Efecto negativo sobre la flora y la fauna

Energía de las olas

El gradien te térmico de los océano s El aprove chamie nto de corrient es oceánic as

Uso de biomas a marina