La Energ

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La Energía y sus transformaciones.

• Enrique Herrera Raquejo.
• Departamento de Tecnología.

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Qué es la Energía?

• Para un sistema aislado, podemos construir una
  función Efai (t) tal que E constante a lo largo
  del tiempo. E representa una magnitud
  característica del sistema considerado,
  independiente del tiempo Es la Energía del
  sistema. (Enciclopedia de las Ciencias y
  Técnicas)
• En todas las transformaciones que se estudian en
  Física, el concepto de Energía juega un papel
  fundamental. Aparece al principio en mecánica
  donde significa capacidad de trabajo.(Enciclopedi
  a Universalis)

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• Capacidad de producir una acción.(Diccionario de
  la Ciencia)
• Causa capaz de transformarse en trabajo
  mecánico.(Diccionario de la Lengua española)
• Todo lo que es trabajo, proviene del trabajo o
  produce trabajo. (Robert)

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• La palabra energía es un concepto abstracto y
  difícil de comprender. Por motivos de
  conveniencia podemos adoptar las definiciones
  siguientes
• La energía es la capacidad que tiene un cuerpo de
  producir trabajo.
• La energía es lo que se debe suministrar o quitar
  a un sistema material para transformarlo.

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(No Transcript)
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Energía Solar.

• Energía radiante procedente del sol.
• La radiación solar incide sobre la atmósfera en
  forma de ondas electromagnéticas.(Rayos gamma,
  UV, visible e infrarrojos)
• El tiempo que tarda en llegar a la Tierra es de 8
  minutos.
• Su potencia luminosa es de 3,6 1026 w.

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Algunos datos sobre el Sol.

• Distancia a la Tierra 150 millones de km.(au)
• Diámetro 1.400.000 km. (110 veces el de la
  Tierra)
• Composición Hidrógeno y Helio.
• Temperatura en la superficie gaseosa (fotosfera)
  6.000 ºC.
• Temperatura en el núcleo 15 millones ºC.
• La densidad en el centro del Sol es 22 veces
  mayor que la del hierro.
• Cantidad de energía generada por segundo 3,6
  1026 J.
• La vida del Sol se estima en diez mil millones de
  años.

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Ventajas de la energía solar.

• Elevada calidad energética.
• Pequeño o nulo impacto ecológico.
• Inagotable a escala humana.

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Problemas de la energía solar.

• Se produce de forma semialeatoria estando
  sometida a ciclos día-noche y estacionales,
  invierno-verano.
• Llega a la Tierra de forma dispersa.
• No se puede almacenar de forma directa, siendo
  necesario realizar una transformación energética.

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Transformaciones energéticas.
ENERGÍA SOLAR.
ENERGÍA SOLAR.
ENERGÍA TÉRMICA. (CALOR)
ENERGÍA ELÉCTRICA
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ENERGIA SOLAR.
ENERGÍA TÉRMICA. (CALOR)
ENERGÍA SOLAR ACTIVA DE BAJA, MEDIA Y
ALTA TEMPERATURA.
ENERGÍA SOLAR PASIVA.
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Energía solar pasiva.

• Es una forma de aprovechamiento que capta la
  energía solar, la almacena y distribuye de forma
  natural, sin mediación de elementos mecánicos.
• Se consigue mediante la óptima disposición de una
  serie de elementos arquitectónicos, aprovechando
  al máximo la energía solar recibida y las
  posibilidades de ventilación natural.

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Elementos básicos utilizados en la arquitectura
solar pasiva.

• Acristalamiento. Captan la energía solar
  reteniendo el calor por efecto invernadero.
• Masa térmica. Cuya finalidad es almacenar energía
  y suele estar constituida por elementos
  estructurales o volúmenes destinados para este
  fín.
• Elementos de protección. Tales como aislantes,
  aleros, persianas, etc.
• Reflectores. Producen incremento de radiación en
  invierno y pueden actuar como elementos de
  protección en verano.

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Energía solar activa de baja temperatura.

• Estos sistemas se caracterizan por emplear, como
  elemento receptor de energía, el colector o panel
  solar plano, y son utilizados principalmente como
  calentadores de agua para uso sanitario.

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• Un colector es un dispositivo capaz de absorber
  la radiación solar y transmitirla a un fluido de
  modo que este aumente sensiblemente su
  temperatura.
• Los colectores solares se utilizan cada vez mas
  para la producción de agua caliente de uso
  doméstico y para la calefacción de las viviendas.

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Funcionamiento de una instalación de baja
temperatura.
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COLECTORES PLANOS.

• Cubierta transparente.
• Superficie captadora y conductos de circulación
  del fluido caloportador.
• Aislante térmico.
• Carcasa.
• Juntas y selladores.

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Dos tipos de colectores de agua por termosifón.
Se basa en el aprovechamiento de las corrientes
de convección. El agua caliente tiene una
densidad menor, por lo que se produce una
estratificación según niveles de temperatura.
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Circulación forzada.
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Aplicaciones.

• Producción de agua caliente sanitaria.
• Calentamiento de piscinas.
• Calefacción en sector doméstico o servicios.
• En agricultura Invernaderos y secaderos.
• En la industria Precalentamiento de fluidos y
  acondicionamiento de naves.

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Energía solar de media temperatura.

• Va destinada a aquellas aplicaciones que
  requieren temperaturas muy elevadas.
• A partir de 80ºC los colectores planos
  convencionales presentan un rendimiento
  prácticamente nulo.
• Cuando se pretende generar vapor entre 100ºC y
  250ºC debe acudirse a otro tipo de elementos de
  captación.

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Colectores cilíndricos parabólicos.

• Aplicaciones
• Producción de vapor para procesos industriales.
• Desalinización.
• Refrigeración mediante energía solar.
• Generación de energía eléctrica.

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Energía solar de alta temperatura.
ENERGIA SOLAR.
ENERGÍA TÉRMICA. (CALOR)
ENERGÍA ELÉCTRICA.
Para aplicaciones que requieren temperaturas
superiores a 250 ºC, fundamentalmente producción
de energía eléctrica. Permite conseguir
temperaturas muy elevadas que pueden ser incluso
superiores a 2.000 ºC.
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Sistemas de concentración empleados.

• Paraboloides.
• Colectores cilíndricos parabólicos.
• Centrales de torre.

CENTRALES SOLARES.
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Centrales heliotérmicas.Convierten la energía
solar en energía térmica y ésta a su vez, en
energía eléctrica.

• Las transformaciones energéticas que se producen
  en ellas siguen el siguiente proceso
• La radiación solar calienta el fluido portador
  hasta que este alcanza la temperatura deseada.
• El fluido pasa por un generador de vapor donde
  intercambia el calor acumulado y produce vapor a
  alta presión.
• El vapor acciona un grupo turbina alternador y
  produce electricidad que puede distribuirse a
  través de la red convencional.
• El fluido una vez enfriado, retorna a los
  colectores para repetir el proceso.

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Centrales solares de Tabernas (Almería)
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Central de colectores de concentración.
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Colectores de concentración.
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Central de torre.
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Helióstatos.
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Células fotovoltaicas.
Energía solar.
Energía eléctrica.
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Silicio monocristalino, policristalino o
amorfo. (Impurezas lt 0,2 ppm)

• Condiciones de funcionamiento
• Densidad de radiación 1000 w/m2.
• Temperatura 25ºC. (Al aumentar la temperatura,
  diminuye su rendimiento).
• Rendimiento 15-25 (Es proporcional a la
  intensidad de radiación)

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Tipos de silicio.
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