Instalaciones de Energía Termodinámica

AHORRO DE ENERGIA DEACUERDO A LA TERMODINAMIK:

ENERGÍA SOLAR TÉRMICA

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Instalaciones de Energía Termodinámica

La energía solar termodinámica ofrece agua caliente sanitaria y calefacción las 24 horas del día, los 365 días del año. Ahorrándote gastos en gas, electricidad, propano o gasóleo C. y sin necesidad de calderas de apoyo.

El funcionamiento consiste en una bomba de calor por la que circula un fluido capaz de extraer el calor del medio ambiente y transmitirlo al agua, aprovechando la radiación solar, la temperatura del aire y de la lluvia. Para ello utiliza unos paneles solares especiales donde el fluido de trabajo, a una temperatura de -10º se evapora, haciendo las veces del evaporador mecánico de la bomba de calor y usando el ambiente como foco caliente. Los paneles captan la radiación solar durante las horas de sol, absorben la temperatura del ambiente durante todo el día y la de la lluvia o el viento cuando esta surge. Teniendo en cuenta el efecto del viento sobre el rendimiento, no se debe colocar los paneles al abrigo de éste, sino lo contrario, de forma que el viento incida frecuentemente en invierno.

Los componentes principales de una instalación solar termodinámica son los captadores solares, el compresor, el condensador y la válvula de expansión. Los diferentes elementos están unidos entre sí mediante tuberías de cobre deshidratado.

Recursos energéticos

Nuestro planeta almacena un capital de energía en forma de combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas natural...) que se formaron en los últimos mil millones de años. El carbón tuvo su protagonismo durante la revolución industrial, proporcionando al menos el 80 % de la energía mundial; hoy día fue relevado en gran parte por el petróleo, y en menor medida por el gas natural, que se hizo popular por la ausencia de contaminantes.

Recursos fósiles escasos.

Los recursos energéticos de origen fósil son escasos. Es fácilmente previsible la crisis que se desatará en esos sectores en el curso de las primeras décadas de este siglo XXI. El aumento de las demandas de energía y el descenso de las reservas del planeta, nos llevará obligadamente a la sustitución de esas fuentes.

Es probable que se recupere de nuevo el carbón a índices de consumo no recordados, cuyas reservas mundiales se estiman en cinco billones de toneladas, pero el siglo XXI será sin duda el de la innovación tecnológica en cuanto a sistemas que trabajen con energías alternativas y no contaminantes.

Recursos energéticos de origen orgánico o convencionales

Se incluyen aquí fundamentalmente el carbón y los hidrocarburos naturales (petróleo y gas), que se forman no como consecuencia de la acumulación de los restos inorgánicos de organismos (sedimentación bioquímica), sino de la acumulación, degradación y evolución de los propios restos orgánicos de estos organismos.

La principal diferencia entre los tipos señalados es que el carbón se forma fundamentalmente a partir de restos de vegetales superiores (hojas, tallos, troncos...), mientras que petróleo y gas se forman a partir de microorganismos (plancton, algas, bacterias...).

Hidrocarburos naturales

El petróleo y el gas natural, los hidrocarburos fósiles, están constituidos casi exclusivamente por hidrocarburos, es decir, compuestos orgánicos, más o menos complejos, de Carbono e Hidrógeno, mezclados en proporciones diversas entre sí, y con otros compuestos químicos.

Caballos en las minas de carbón.

Se originan como un paso intermedio de la degradación de la materia orgánica, en medio anaerobio, y en un rango concreto de presiones y temperaturas. El producto intermedio que da origen a estos productos, a partir de las rocas que lo contienen, recibe el nombre de kerógeno. Los hidrocarburos se forman en rocas arcillosas que contienen este kerógeno (rocas madre). Sin embargo, para poder ser explotables (extraíbles por bombeo), estos hidrocarburos han de migrar a rocas porosas y permeables (las rocas almacén) y quedar atrapados por algún mecanismo que impida que la migración los lleva hasta la superficie: las trampas petrolíferas.

Los hidrocarburos en la naturaleza aparecen en tres formas principales:

• Como gas natural

• Como petróleo crudo, líquido

• Como arenas asfálticas y pizarras bituminosas.

Gas natural

El gas natural se encuentra en dos tipos de yacimientos:

• Yacimientos de gas individualizado

• Yacimientos asociados a los de petróleo, en las zonas altas de los mismos, o en disolución en la fase líquida.

Los yacimientos de gas natural están compuestos fundamentalmente por metano, que llega a constituir hasta el 100% de los mismos (gas seco). Además, puede incluir otros hidrocarburos gaseosos, como etano, propano, butano, ..., en proporción decreciente con el número de Carbonos. Otros constituyentes, minoritarios pero frecuentes, son: H2S, N2, He, Ar, ...

Su poder calorífico constituye la base de su interés económico. Es variable, según la composición específica del gas.

El crudo o petróleo líquido

Tratamiento de hidrocarburos.

Está constituido por hidrocarburos líquidos fundamentalmente, y puede tener en solución hidrocarburos gaseosos (los denominados crudos ligeros), o sólidos (crudos pesados). Otros constituyentes pueden ser: compuestos sulfurados en diversas formas orgánicas, compuestos nitrogenados, también de carácter orgánico, y compuestos oxigenados, como los ácidos grasos. Sus características físicas y económicas están muy relacionadas con la composición.

La principal característica económica de los petróleos es su poder calorífico, que hace que sean utilizables como fuentes de energía.

La principal aplicación del crudo es para obtención de energía, a través de sus productos refinados: gasolina, gas-oil (diesel), fuel-oil, keroseno, etc. Otros usos: materia prima para la industria petroquímica (polímeros, etc.); materia prima para lubrificantes (aceites y grasas para motores); aglomerantes asfálticos (fracciones pesadas).

Los hidrocarburos sólidos

Se incluyen aquí los hidrocarburos naturales de carácter sólido. Pueden ser de dos tipos diferentes: hidratos de metano, y bitúmenes y asfaltos. Los hidratos de metano son muy poco abundantes en la naturaleza, por lo que no vamos a insistir en su descripción. La familia de los bitúmenes es mucho más importante, ya que aparece en dos tipos importantes de yacimientos: arenas asfálticas y pizarras bituminosas.

Los bitúmenes se pueden definir, desde el punto de vista de explotación, como mezclas viscosas naturales de hidrocarburos de molécula muy pesada, y productos sulfurosos minoritarios. Su alta densidad y viscosidad impide su explotación convencional por bombeo.

Los hidrocarburos semirrefinados que se pueden extraer de los bitúmenes reciben el nombre de crudos sintéticos.

Las rocas que contienen proporciones importantes de estos bitúmenes pueden ser de dos tipos: Arenas asfálticas y pizarras bituminosas.

Las arenas asfálticas son rocas sedimentarias, consolidadas o no, que contienen productos petrolíferos pesados, de viscosidad muy elevada, que no pueden ser recuperados por medios tradicionales.

Carbón para plantas de energía.

Se trata de arenas gruesas, bien clasificadas, porosas y permeables, en las que el bitumen representa del orden del 18 al 20% en peso de la roca.

Desde el punto de vista geoquímico, están formadas fundamentalmente por asfaltenos y productos complejos ricos en nitrógeno, azufre, oxígeno, frente a productos saturados y ligeros.

Las pizarras bituminosas son rocas sedimentarias arcillosas. La materia orgánica que contienen está formada por restos de algas lacustres o marinas.

El carbón

El carbón se forma como consecuencia de la acumulación y evolución de la materia orgánica de origen vegetal que se produce en determinadas cuencas sedimentarias.

El carbón es una roca sedimentaria combustible con más del 50 % en peso y más del 70 % en volumen de materia carbonosa, formada por compactación y maduración de restos vegetales superiores.

Composición y propiedades

Dentro de la composición química del carbón se debe diferenciar entre los datos correspondientes a la estructura química del carbón, y los correspondientes a su composición elemental. Asimismo, es necesario diferenciar aquellos datos relacionados con la medida de algunos parámetros de importancia tecnológica. Otros parámetros de gran importancia en la actualidad son los referidos al contenido en elementos menores que puedan liberarse durante el proceso de combustión, y que pueden tener efectos nocivos para la salud humana o del medio ambiente.

Recursos no orgánicos o alternativos o no convencionales

El sol, el gran recurso.

La fuerza animal ha sido una de las fuentes de energía más antiguas y menos contaminantes, como también los molinos de viento y los de agua, a los que alguna vez probablemente haya que volver, pues la existencia de viento y agua en cantidades extraordinarias será aliciente para que el hombre estudie su mejor aprovechamiento.

El Sol es otra fuente, totalmente limpia y casi inagotable, que arroja sobre nuestro planeta incalculables cantidades de energía; no obstante todavía se requiere invertir en investigación para hacerla rentable, pues actualmente se precisan grandes superficies de terreno para que la luz concentrada produzca energía utilizable.

Además,

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