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LAS ENERGIAS RENOVABLES Y LA TERMODINAMICA Ing. Miguel Hadzich. Mec. De Fluidos UNMSM -2001
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LAS ENERGIAS
RENOVABLES Y LA
TERMODINAMICA
Ing. Miguel Hadzich.
Mec. De Fluidos UNMSM -2001
Empecemos con la 1ra Ley de la
Termodinámica …
“CANTIDAD”
“La energía no se crea ni se
destruye, sólo se transforma”
“Si como 5 …”
Engordo
5 ???
Claro !!
5 =5
… más acción!!!
pero, si
como 5,
también
boto calor...
Entonces
solo
engordo 4 y
produzco 1
de calor...
Pero siempre ...
5=4+1
… que se
pierde.
… y si sólo me muevo???
Pero si
como 5 y
produzco
solo
trabajo??
Engordo 3,
y produzco 2
de trabajo...
5=3+2
… esto sería falso pues no
puedo moverme sin perder
calor
... si como
5 y
produzco
calor y
trabajo
Tenemos
que
engordo 2,
produzco 1
de calor y 2
de
trabajo...
Siempre se cumple !!
5=2+2+1
Cómo
puedo
comer 5 y
engordar
menos???
Finalmente solo
engordo 1,
porque
produzco
trabajo, calor y
boto alguito...
Siempre se cumple !!
5=2+1+1+1
No! … Siempre boto algo.
Entonces se define el concepto de: CALIDAD
Pero… todo lo que como engordo?
2da Ley de la Termodinámica:
“La entropía siempre aumenta”
• Los buenos diseños usan las energías naturales que entran al sistema, así como aquellas generadas en el sitio, para asegurar un ciclo de energía completo.
• La segunda ley de la Termodinámica establece que la energía se degrada constantemente, o que empieza a ser menos utilizable por el sistema a medida que lo recorre.
2da Ley: “… Siempre perdemos”
Ahora veamos el concepto de
“Rendimiento”
Gasto
SirveoRendimient
40%0.4η
5
2
Consumido
Producidoη
… Entonces somos una máquina de 40
% de Eficiencia o Rendimiento.
Cuanto puedo
producir???
Y así, todas las máquinas tienen un “Rendimiento”
dependiendo de la TECNOLOGIA y de la futura
INVESTIGACION.
Generacíon de Electricidad
Eficiencia
Energética
(Rendimiento)
Central Hidroeléctrica Mayor a 90%
Central Termoeléctrica 30 - 40 %
Central Eólica 30 - 40 %
Central Nuclear 30%
Central Termosolar 20%
Paneles Solares fotovoltaicos
(Baja potencia)15 - 25 %
… y también tienen diferentes potencias
Por ejemplo, si tengo
250W de potencia técnica,
entonces produciré
250 x 0.4 = 100 W
de potencia real, pues mi
rendimiento es 0.4
5 l/s.
O sea siempre tendré 100 W, y ese será
mi límite de potencia.
5 l/s.
Por eso tenemos distintas potencias
con casi las mismas tecnologías ...
… aunque el motor tenga el mismo
diseño.
Existen fuentes fuertes y débiles
FUERTES
Pero, todo depende de “QUIEN” es la
fuente de energía.
Termodinámica
Mecánica de fluidos
MAQUINA
TERMICA Mucho Calor Trabajo
A mayor Calor Mayor Trabajo
Máquinas Térmicas
Maquina
Eficiencia
Energética
(Rendimiento)
Motor a Gasolina de Auto 15%
Cohete Espacial Mayor a 15%
Locomotora a vapor 15%
Motor a reacción 20%
Locomotora Diesel 35%
Locomotora eléctrica 35%
Aerogenerador Mayor a 40%
Tren de levitación Magnetica Mayor a 60%
Bicicleta 90%
Generador y motor eléctrico Mayor a 90%
y también tenemos fuentes de
energía que no contaminan….las
ENERGIAS
RENOVABLES !!
Quién es el más fuerte de todos ?
El Agua,
El Viento y
El Sol.
Están en el siguiente orden:
Empecemos por el mas fuerte ….. y limpio!!
El Agua … Como aprovechamos su fuerza?
Generando Electricidad o..
Como fuerza de Bombeo.
.. Y Cuanto aprovechamos?
Potencia = h x Caudal x Altura
Tipos de Turbinas más comunes
Turgo Francis Kaplan
Pelton Michell - Banki
Tenemos la siguiente clasificación:
La clasificación de los
sistemas hidroenergéticos,
tomando como referencia
la potencia generada, tiene
diferentes interpretaciones,
las mas usuales
corresponden a la
clasificación de OLADE y
ONUDI.
Tipo Potencia (KW)
Micro hasta 50
Mini hasta 500
Pequeña hasta 5000
Micro hasta 100
Mini hasta 1000
OLADE
ONUDI
Picocentral - Turbina Pelton
Microcentral - Turbina Michell Banki
CENTRALES HIDRAULICAS
MEGACENTRALES
HIDRAULICAS
CENTRAL SANTIAGO
ANTUNEZ DE MAYOLO
El agua puede servir para
subir agua !!
Bombas
• Con caída de agua
• Sin caída de agua.
Con caída de Agua….
Bombas de Ariete Hidráulico
BAH4 Instalada en el
GRUPO Bomba BAH10 bombeando bombeando
Aguas servidas en Villa el Salvador
… Turbobombas
GRUPO PUCP
Sin caída de Agua..
Depende de la velocidad del Río !!!
RIOBOMBAS RIOGENERADORES
Turbina TYSON
… ahora veamos como aprovechar
la fuerza del Viento!!
Al igual que con el agua, podemos
generar Electricidad o transformarla en
fuerza de Bombeo.
La potencia depende de la
velocidad del viento.
Pot = K x v3
Escala velocidad Descripción
0 menor de 0.4 Calma: el humo asciende verticalmente
1 0.4-1.4 Ligero:dirección de viento se manifiesta por deriva del humo
2 1.7-3.2 Brisa ligera: Se siente el viento en la cara
3 3.5-5.4 Brisa: Las hojas de los árboles en movimiento constante
4 5.7-8 Brisa moderada: Se levanta el polvo
5 8.4-10.7 Brisa fresca: Los árboles pequeños se mecen
6 11.1-13.8 Brisa fuerte: Grandes ramas en movimiento
7 14.2-16.9 Vendaval moderado: árboles enteros se balancean
8 17.3-20.5 Vendaval: Se rompen las ramas pequeñas
9 20.8-24 Vendaval fuerte: Daños estructurales menores
10 24.4-28 Vendaval total: árboles arrancados de la raíz
11 25.5-35 Tormenta: Grandes daños generalizados
La Escala de Beaufort permite
determinar la velocidad del viento, en
metros por segundo, mediante los efectos
observables ocasionados por el mismo.
Veamos como podemos
generar Electricidad con
el Viento.
Grandes Potencias
Malabrigo
AEROGENERADORES
Instalación del Aerogenerador en Malabrigo
Pequeñas Potencias
Aerogenerador WAIRA Aerogenerador
WIND CHARGER
EXTRACTORES EOLICOS
• Malos olores, calor,
vapor, humo, olores
solventes y gases.
Extrae:
Sirve para ventilación
en general.
… ahora veamos
como bombear.
Aerobombas
Pot = h x Caudal x Htotal
MCTB 500 - GRUPO PUCP
AEROBOMBA
GAVIOTAS
TRULIS - CHANCAY
Los rayos
infrarrojos son
los que producen
“Calor”
• Termas Solares
• Invernaderos
– para plantas ornamentales
– Maíz, papa, etc.
• Cocinas y hornos Solares
• Secadores Solares
– De café.
– De hierbas
• Destiladores Solares
– aguas saladas
– aguas servidas
Cocinas Solares (Parabólicas)
Termas
Solares
Invernadero
Si usamos los rayos infrarrojos, tendremos
calor!!
La Luz visible se
aprovechara por medio de
los paneles fotovoltaicos
Las células fotovoltaicas son
dispositivos que convierten la
luz directamente en electricidad,
por lo que pueden utilizarse
como fuente de energía para
poner en funcionamiento
equipos eléctricos o
electrónicos.
Amorfo
•Color negro.
•50% más barato
•5% de rendimiento
•10 años de vida
•Se paga de 3 a 38 meses.
Policristalino
•Color azul
•11% a 25% de rendimiento.
•20 a 30 años de vida.
•Se pagan en 3 años.
Los Sistemas FV están conformados
por:
• Módulos FV
• Controladores o
Reguladores.
• Baterías de ciclo profundo
• Inversores
• Llaves de control
– Llaves
termomagneticas
– Caja de Fusibles
Algunas aplicaciones de la energía
fotovoltaica:
• Iluminación
• Bombeo de agua
• Telecomunicaciones
• Refrigeración
Bomba Solar funcionando en la selva
Módulo solar para iluminación en la selva
Bicicleta Multiusos
Para:
•Bombear agua.
•Generar electricidad.
•Moler granos
•Etc
Y si no tenemos agua, ni buen viento, , ni
sol, entonces ???
… quedamos nosotros!!
Bombas Manuales
GRUPO PUCP TRULIS - CHANCAY
...Tambien existen otros sistemas de
bombeo:
Bomba de Soga
Pero…
podemos utilizar la
fuerza de otros seres
…con más fuerza que nosotros?
Pero, si todo se está acabando, qué nos
queda para el futuro?
FUEL CELL
“Nuevas Tecnologías”
El hombre tiene que
EVOLUCIONAR !!!!
Parece que el Hidrógeno será nuestra
solución para cuando necesitemos energía
que la podamos trasladar!!
…. Carros del Futuro !!!
… carros Eléctricos y Solares !!!!
Carro Solar en el GRUPO PUCP
Necesitamos Tecnologías
acorde con la naturaleza y
utilizar nuestro cerebro para
innovar…….y relajarnos !!!!
… y cómo comulgar con la
naturaleza? … algunos buenos
consejos.
1. Haga siempre lo
mejor que pueda en
cualquier caso.
2.Esté en Paz
consigo mismo.
3. Obtenga un
trabajo que
disfrute.
5. Pongase en contacto con la
naturaleza cada día. Sienta a la
tierra bajo sus pies.
4. Simplifique su vida. Viva en
condiciones simples de vivienda,
alimentación y vestuario.
6. Ejercítese físicamente a través
de trabajo pesado, jardinería o
caminando.
7. No se preocupe. Viva
un día en un tiempo.
8. Comparta algo cada día
con alguien.
9. Tome tiempo para vagar
en la vida cuando pueda.
Vea algún humor en la vida
donde usted pueda.
10. Sea amable con todas las
criaturas y observe la vida en todas
las cosas
11. Ser flojo algunas
veces puede ser bueno !!!
Para todo esto necesitamos
CONOCIMIENTOS e INNOVACION
… pues, lo mínimo que tenemos que
lograr es la SOSTENIBILIDAD en el
mundo !!!!
ENTRA 5 = SALE 5
… y se empieza haciendo sostenibles las
cosas locales...
… para seguir con las globales.
Todo depende de la
naturaleza humana
… porque necesitamos VALORES para
sostener la SOSTENIBILIDAD !!
… en nosotros
está el destino
de la humanidad
… Cuándo nos
daremos
cuenta ???
GRACIAS !!
Psss.....No me hagan caso en todo
