INSTITUTO TECNOLÓGICO DE DURANGO
Departamento de Ingeniería Química
“Energías alternativas (Hidráulica, Geotérmica y Biomasa”
UNIDAD # 5
Materia: Ingeniería Ambiental
Catedrático: Dra. Ma. Adriana Martínez Prado
Nombre Alumno (s)
Cavazos Rodríguez Deyanira Alexandra
De La Rosa Sánchez Karla Lorelehy
Morales Piedra María Fernanda
Rodríguez Zamora Jessica Lizeth
Romero Simental Manuel
Várelas Hernández Gerardo Humberto
# control:
13041301
13041304
13041329
13041341
13041342
13041351
Durango, Dgo., a 9 de Junio de 2015
Índices
EQ #5 (NARGONES) ii
Í N D I C E
ÍNDICE GENERAL ii
ÍNDICE DE TABLAS iii
ÍNDICE DE FIGURAS iii
1. INTRODUCCIÓN 4
2. DESARROLLO 5
3. COMENTARIOS 14
4. BIBLIOGRAFÍA 14
Índices
EQ #5 (NARGONES) iii
ÍNDICE DE TABLAS
TABLA página
1 Principales centrales hidroeléctricas en México 6
2 Fuentes para la generación de biomasa 11
ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA página
1 Molino de agua
5
2 Central Hidráulica
5
3 Géiser
7
4 Producción de energía geotérmica
8
5 Principales centrales geotérmicas en México
9
6 Ciclo de la biomasa
10
7 Incendios en los bosques
11
8 Fuentes de generación de la biomasa
12
“Energías alternativas” Ingeniería Ambiental
EQ #5 (NARGONES) 4
1. INTRODUCCIÓN
El desarrollo de nuevas tecnologías ha implementado mejoras continuas en el
ambiente al reducir las miles de toneladas de gases de efecto invernadero que se
producen hacia la atmosfera. El papel de las energías renovables y bioenergía
no pueden pasar desapercibidas hoy en día.
Aprovechar los recursos que la naturaleza nos brinda como corrientes de aire,
energía cinética del agua, radiación solar, así como el uso de productos obtenidos
a partir de la materia orgánica permite un mundo más sustentable y ayudan
amortiguar los grandes daños que ambientales.
El ingenio mexicano ha demostrado sus cualidades al crear centrales
hidroeléctricas que producen en promedio 750 MW de electricidad lo que
equivale a mantener encendidos 25 millones de focos ahorradores al mismo
tiempo. Así mismo se han realizado humeros, con la utilización de vapor.
La clave está en hacer valer los residuos que generamos en nuestras actividades
como el estiércol producido en una granja, la paja generada después de cosechar
algún cultivo, o el suelo que contiene alto contenido de energía.
Nuestro territorio forma parte del llamado "cinturón solar" que lo ubica entre los
principales países con un alto potencial solar, con lo que podría generar grandes
cantidades de energía para autoabastecimiento y exportación al utilizar paneles
fotovoltaicos o solares.
El presente documento tiene como objetivo dar a conocer el funcionamiento de las
energías hidráulica, geotérmica y biomasa. El papel que juega México en la
producción de electricidad con dichas energías y las principales centrales de
producción eléctrica en el país.
“Energías alternativas” Ingeniería Ambiental
EQ #5 (NARGONES) 5
2. DESARROLLO
Energía Hidráulica
La energía hidráulica también conocida como energía
hídrica, es aquella con la cual se genera energía
eléctrica a partir de la energía cinética y potencial de
una corriente de agua. Destaca dentro de las energías renovables y es
considerada una energía verde o limpia, siempre y
cuando su impacto al medio ambiente sea
despreciable. El aprovechamiento de esta energía ha
existido desde siglos atrás, un ejemplo a pequeña
escala de esto son los molinos de agua o hidráulicos.
Una central hidráulica es donde se genera la electricidad: para ello se toma la
energía de un flujo de agua a su cauce natural con desnivel. El agua es
conducida a la turbina y su fuerza hace girar las aspas, aquí la energía potencial
del agua es convertida a energía cinética y posteriormente transformada a
energía mecánica, finalmente el generador la transforma a energía eléctrica para
su distribución por líneas de transmisión.
Para esto se requiere la instalación de equipo electro-mecánico: turbina,
generador eléctrico y transformador. Dicha instalación debe de estar debajo del
fondo de la
base de la
cortina de
la presa
para
aprovechar
la energía
potencial
del agua.
Imagen 1. Molino de agua
Figura 2. Central Hidráulica
“Energías alternativas” Ingeniería Ambiental
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PRINCIPALES CENTRALES HIDROELÉCTRICAS EN MÉXICO CFE 2014
´
La Yesca
Producción 750 MW
220 m altura y 640 m largo
Capacidad de 1392 hm3
Ubicación: Nayarit delimitación con Jalisco
El Cajón
Producción 750 MW
186 m altura
Capacidad de 2282 hm3
Ubicación: Santa María del Oro Nayarit delimitación con Jalisco
Aguamilpa Ubicada en Tepic, Nayarit
Inicio en 1994
Capacidad de 960MW
Altura de 186 m
Capacidad de 5540 ℎ𝑚3
Chicoasén Ubicada en Tuxtla Gutiérrez, Chiapas.
Inicio sus operaciones en 1980
Genera 2400 MW
Capacidad de 1376 ℎ𝑚3
Infiernillo Ubicada en el cauce del Rio balsas
Inicio en 1994
Capacidad de 1120 MW
Altura de 151.5 m
Capacidad de 9340 ℎ𝑚3
Malpaso Ubicada en el cauce del Río Grijalva
Inicio en 1966
Capacidad de 1800 MW
Altura de 138 m
Capacidad de 9605 ℎ𝑚3
Tabla 1. Principales centrales hidroeléctricas en Mexico
“Energías alternativas” Ingeniería Ambiental
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Energía Geotérmica
La energía geotérmica es una energía renovable que aprovecha el calor de las
capas de la tierra para generar energía eléctrica de forma ecológica. La energía
geotérmica, una de las fuentes de energía “verde” menos conocidas, fluye desde
las capas internas hacia la parte más externa de la corteza terrestre.
La energía geotérmica es la extracción de calor que existe naturalmente y
regenerándose al interior de la Tierra. El recurso de calor terrestre es masivo, pero
altas temperaturas se encuentra en profundidades de la tierra.
Existen factores esenciales para la existencia de un buen recurso geotérmico
como lo son: Calor, fluidos y la permeabilidad (Fracturas).
Formas de manifestación
La energía geotérmica se manifiesta en forma de 5 fenómenos naturales:
Volcán
Aguas termales
Géiser
Fumarola
Volcán de fango
¿Para qué sirve? Usos de la energía geotérmica
La diversidad de temperaturas de los recursos geotérmicos permite un gran número de posibilidades de utilización:
- Alta temperatura: más de 150 ºC. Permite transformar directamente el vapor de agua en energía eléctrica.
- Media temperatura: entre 90 y 150 ºC. Se va a poder producir energía eléctrica utilizando un fluido de intercambio, que es el que alimenta a las centrales.
- Baja temperatura: entre 30 y 90 ºC. Su contenido en calor es insuficiente para producir energía eléctrica, pero es adecuado para calefacción de edificios y en determinados procesos industriales y agrícolas.
- Muy baja temperatura: menos de 30 ºC. Puede ser utilizada para obtener agua caliente, para calefacción y climatización. En este caso se necesita emplear bombas de calor.
Figura 3. Géiser
“Energías alternativas” Ingeniería Ambiental
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Para acceder al vapor o líquido geotérmico se perforan pozos. En la superficie, se
utilizan turbinas para convertir el vapor o el líquido extraído desde el interior de la
tierra en energía eléctrica. Al final del proceso el fluido geotérmico se enfrió y se
reinyecta en el subsuelo para que se caliente nuevamente en el reservorio
geotérmico.
Tipo de recurso
Separación de vapor a alta temperatura:
o En zonas volcánicas
o Alta temperatura a poca profundidad y buena permeabilidad
o Más fácil de desarrollar
o Distribución limitada
o Utiliza vapor obtenido por reducción de presión en superficie (flasheo)
de un fluido caliente extraído del subsuelo
Ciclo binario de baja temperatura:
o Temperaturas moderadas, permeabilidad moderada, mayor profundidad
o Técnicamente factible, económicamente desafiante
o Potencialmente disponible en muchas zonas
o Utiliza el fluido geotérmico para calentar otro fluido secundario que
vaporiza y que circula en un sistema cerrado, “sistema binario”.
Pozos geotérmicos
La profundidad de los pozos por lo general es de 1000 a 3000 metros, pueden ser
verticales o desviados, los pozos de extracción y de re-inyección son similares.
Ubicación de la energía geotérmica
Muchas regiones en todo el mundo tienen
acceso a recursos geotérmicos,
especialmente los países a lo largo de la
gran faja volcánica conocida como “cinturón
de fuego” que bordea al Océano Pacífico y
otras áreas coincidentes con zonas
volcánicas y márgenes activos de placas
tectónicas. Figura 4. Producción de energía Geotérmica
“Energías alternativas” Ingeniería Ambiental
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Producción de energía
La generación geotérmica ha crecido constantemente, siendo los mayores
productores actuales: Chevron, PNOC-EDC de Filipinas, CFE de México, ENEL de
Italia, Calpine, Alterra, PNL-Pertamina de Indonesia.
Ventajas
su costo es bajo y no implica riesgos. Este es local o regional
Su explotación no emite sonido alguno (no produce contaminación acústica)
Al no utilizar depósitos ni represas, ocupa un menor terreno. Una planta
geotérmica ocupa menos espacio que una de gas o una de carbón.
Menor emisión de CO2 respecto a la obtención de energía por combustión
Los residuos que produce son mínimos y ocasionan menor impacto ambiental
que los originados por el petróleo, carbón…
Desventajas
En algunos yacimientos se desprende ácido sulfhídrico, nocivo para la salud y
hasta causante de muerte (en grandes cantidades)
Deterioro del paisaje por contaminación
térmica
No permite ser transportada
La explotación de sus recursos requiere
gestionar zonas de difícil acceso.
Posible contaminación de aguas próximas con
sustancias como arsénico, amoniaco.
Principales centrales Geotérmicas en México
o A 40 kilómetros de la ciudad de Perote, en el municipio de Chignautla, Puebla,
se encuentra la Central Geo termoeléctrica Humeros. Su nombre se debe a
Figura 5. Principales centrales Geotérmicas en México
“Energías alternativas” Ingeniería Ambiental
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que el vapor que se observaba en los patios de las casas de los pobladores
era confundido con humo, y la tierra que humea sobrevino en Los Humeros. En
1970 entró en operación la primera de las ocho unidades turbogeneradoras
o A 30 kilómetros al sureste de Mexicali, en un valle casi al nivel del mar, se
encuentra la Central Cerro Prieto. Su nombre se debe al volcán Cerro Prieto,
1973 empieza a operar la primera unidad y hoy en día es el segundo más
grande del mundo.
o El campo de los azufres, en Michoacán, está ubicado a 80 km al oriente de
Morelia primera unidad en 1982. su fuente de calor está asociada con la
cámara magmática del volcán de La Virgen
o El campo de Las Tres Vírgenes se ubica en Baja California Sur, a 40
kilómetros de Santa Rosalía.
Energía Geotérmica
La energía de la biomasa es toda aquella que usa productos obtenidos de la
materia orgánica como los residuos
animales y vegetales para producir
energía.
Formas de aprovechamiento:
a. Producción de calor a través de la
quema de la biomasa
b. Transformación a combustible en
sus tres estados
Figura 6. Ciclo de la biomasa
“Energías alternativas” Ingeniería Ambiental
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Ventajas del aprovechamiento de la biomasa.
Se disminuyen los incendios en los bosques, y
representa una reducción importante de otras
fuentes de energías no renovables como es el
caso de los combustibles fósiles (petróleo y
carbón).
Desventajas del aprovechamiento de la biomasa.
FUENTES PARA LA GENERACION DE BIOMASA
RESIDUOS FORESTALES RESIDUOS ANIMALES RESIDUOS AGRARIOS
Madera
Aserrín
Raleos
Resinas Uso como materia prima para combustibles, Gasificación de madera
Estiércol
Descomposición de animales
purines
paja
cereales
hojarasca
caña de azúcar
remolacha
RESIDUOS SOLIDOS URBANOS
RESIDUOS INDUSTRIALES
CULTIVOS VEGETALES
RSU
ARU Métodos de tratamiento: Relleno Sanitario, Reciclaje-Compostaje, Incineración
Dentro de industrias papeleras y maderera.
Utilizado como combustible dentro del mismo sector
Tradicionales
Eucaliptos, álamos, sauces
Poco frecuentes
Girasol, cardos, helechos, cactus.
Acuáticos
Algas y jacintos de agua
Líquidos
Caucho, palma
Tabla 2. Fuentes para la generación de biomasa
Figura 7. Incendios en los bosques.
“Energías alternativas” Ingeniería Ambiental
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• Tala inmoderada que agote la vegetación de un área determinada, si no se
lleva un control estricto.
• El rendimiento neto es bajo, se sabe que 3 kg de biocombustibles equivale
a 1 kg de gasolina.
Tipos de proceso para el tratamiento de la biomasa
Químicos
Son aquellos en los que ocurre un cambio de composición o estructura de la
materia. Por ejemplo la transformación de los ácidos grasos vegetales y las grasas
animales para la producción de biodiesel.
Físicos
Aquellos en los que no existe alteración en la estructura molecular de la materia,
son reversibles si se les aplica un proceso físico. Por ejemplo la reducción de
tamaño y volumen para emplear la biomasa directamente como combustible. El
secado se aplica cuando se someterá a un proceso térmico.
Bioquímicos
Figura 8. Fuentes de generación de biomasa.
“Energías alternativas” Ingeniería Ambiental
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Se utilizan ciertos microorganismos que actuarán sobre la biomasa existiendo una
transformación.
o Fermentación alcohólica aerobia. Consiste en utilizar microorganismos para
transformar a la glucosa, en presencia de oxígeno, en etanol, que es un
biocombustible.
o Fermentación anaeróbica. Se da en ausencia de oxígeno, y es un proceso
más largo en el cual se producirán una mezcla de gases conocidos como
Biogás.
Termoquímicos
Se somete a la biomasa con baja humedad a temperaturas elevadas
Pirolisis. Calentamiento en ausencia de oxígeno, en la descomposición de la
biomasa se obtienen productos más energéticos.
Gasificación. Consiste en la hidrogenación u oxigenación parcial para obtener
hidrocarburos.
Combustión directa. Al quemar la biomasa se obtiene calor para producir vapor
moviendo una turbina para la generación de electricidad.
Normatividad
Certificación ISO-9001: Sistema de gestión de la calidad
Aplica a la proyección, producción y venta de células y paneles solares; así como
a la venta, montaje, instalación y asistencia para los sistemas fotovoltaicos.
Certificación ISO-14001: Gestión medioambiental
Aplica a la generación, distribución y comercialización de energía eléctrica: así
como todos los servicios relacionados con el suministro y consumo de energía.
“Energías alternativas” Ingeniería Ambiental
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3. COMENTARIOS
Este documento incluye uno de los temas con los que concluimos el curso de
Ingeniería ambiental. Abarcamos temas anteriormente tratados y vistos en clase.
En este caso hablamos de lo que son las energías alternativas y como es que se
producen.
En la actualidad lo que predomina en nuestros días es la búsqueda de nuevas
tecnologías que ayuden a mejorar el medio ambiente, tal es el caso de las
energías alternativas de las que hablamos anteriormente.
Creo que debemos de tomar en cuenta este tema y aplicarlo a nuestra vida diaria,
tomar conciencia de los futuros daños al planeta y cómo podemos mejorarlo.
En conclusión creo que este tema es de suma importancia en el curso, ya que
genera conciencia en los estudiantes y los exhorta a la búsqueda de alternativas
para mejorar el medio ambiente.
4. BIBLIOGRAFÍA
Material proporcionado en clase