Ciencias para el mundo contemporáneo: energia

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Practica Energía solar

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· Introducción

Bienvenidos a mi blog de ciencias para el mundo contemporáneo hoy vamos a tratar un tema muy interesante debido a un experimento realizado en clase propuesto por nuestro profesor de ciencias para el mundo contemporáneo del Instituto IES Bernardino de Escalante de Cantabria, qué os querido mostrar.

· Objetivos

Nuestro objetivo se trataba en comprobar si una fuente de energía como el sol puede producir tanta energía como parece, y si son viable los paneles solares y las placas fotovoltaicos.

· Materiales

· Cinta aislante

· Bolsa negra de basura

· Alicates

· Vaso de precipitados

· Alambre

· Una cámara de fotos para recoger imágenes del proyecto

· Y los mas importante tres mangueras:

1. Dos mangueras naranjas de parecida longitud aproximadamente un metro

2. Una tercera manguera de plástico transparente (de aproximadamente dos metros)

(No es necesario utilizar si quieren ustedes realizar el experimento unas mangueras con las mismas longitudes.

· Procedimiento

La práctica consistió en el siguiente, todos los compañeros de la clase subimos al techo del instituto un día soleado con una temperatura de más o menos 20ºC en el exterior.

Con de las mangueras de color naranja introducimos agua (200ml) delimitando la manguera mediante alambres para que no saliese el agua ayudados por unos alicates y la introducimos en una bolsa negra( con la intención que captase más energía del sol enforna de calor ya que el color negro absorbe la luz solar) al sol durante 20 min.

En la segunda manguera muy parecida a la anterior como mencione antes introducimos una cantidad similar de agua (180ml) utilizando el mismo método que la anterior para evitar la salida del agua, y se dejó expuesta al sol durante 20min.

La tercera manguera de dos metros transparente por recubierta con cinta aislante negra( intentado buscar alguna diferencia respecto a la manguera de la bolsa , ya que la cinta aislante se encuentra en contacto directo sobre la superficie de la manguera) y se introdujo en ella unos (220ml) utilizando el mismo procedimiento con el alambre que las anteriores y expuesta también al sol durante 20 min.

La temperatura del agua contenida en las tres bolsas era inicialmente de 18ºC

· Resultados( datos recogidos)

A los 20 min:

1. Manguera1: La temperatura de la manguera era de 30ªC

2. Manguera2: La temperatura de la manguera era de 29ªC casi 30ªC

3. Manguera3: La temperatura de la manguera era de 29ªC casi 35ªC

· Conclusiones

A la hora de recoger los datos nos sorprendidos por la elevado temperatura del agua contenida en las mangueras en solo 20 min y llegamos a la conclusión de que la energía solar es eficiente y productiva, la cual podía ahorrar mucha energía a los hogares de todo el planeta, que no tendrían que gastarla en hábitos diarios como calentar el agua o ducharse…

Analicemos las tres mangueras por partes:

1. La manguera numero uno no le afecto para nada el haber estado contenida en la bolsa , que según el profesor fue debido a el aislamiento térmico dentro de ella la cual había creado su propia atmósfera.

2. La manguera número dos fue la que nos hizo confirmar la teoría anterior al no tener diferencia térmica respecto a la anterior.

3. La tercera manguera aunque poseía algo más de agua obtuvo la mayor temperatura debido que funciono el sistema de la energía aislante negra, que como hemos explicado antes atrae los rayos de sol que son obtenidos en forma de energía térmica.

· Imágenes

Les dejo unas cuantas imágenes para que puedan apreciar como fue el experimento.

Centrales nucleares,fisióny fusión

0:54

Pedro , Posted in ciencias , ciencias para el mundo , ciencias para el mundo contemporáneo , energia , fisión , fusión , nuclear , 0 Comments

· Introducción:

Bienvenidos a mi blog de ciencias para el mundo contemporáneo hoy trataremos sobre los procesos de fusión y fisión nuclear a raíz de la entrada anterior de los accidentes nucleares, a su vez aprenderemos como funciona un central nuclear cuáles son sus pros y sus contras. También me gustaría que vieran el coste que supone crear y mantener una central nuclear y que pasa con los residuos radiactivos. Todo esto y mucho mas….

· Lo primero veremos que es la energía nuclear:

La energía nuclear es la energía liberada por el núcleo de los átomos durante las reacciones nucleares. Las reacciones nucleares pueden producirse en algunos isotopos como la fisión del uranio, con la que funcionan los reactores nucleares. Para poder obtener la energía necesaria deben usarse otros isótopos de varios elementos químicos, como el torio, el plutonio, el estroncio y el polonio.

Los dos sistemas utilizados para la obtención de energía nuclear son la fisión nuclear y la fusión nuclear (que veremos más adelante).

Como funciona una central

Una central nuclear está destinada a la producción de electricidad. El vapor de agua creado por las reacciones nucleares a través de unas barras de metal que se encuentran junto con el material radioactivo. La presión del vapor de agua mueve las turbinas que producen energía eléctrica de un modo parecido a una central térmica.

Las turbinas están conectadas a un generador eléctrico “parecido a una dinamo”. Aunque mucha de la energía producida se pierde en forma de calor. Las reacciones de fisión son las más utilizadas en las centrales nucleares de producción eléctrica utilizan.

· Funcionamiento de una central nuclear

Una central nuclear se basa en utilizar el calor producido por la fisión nuclear para calentar agua hasta convertirla en vapor a alta temperatura y presión. Este llega hasta una gran turbina que las hacen girar. La turbina está conectada a un generador que convertirá en la energía cinética en energía eléctrica.

Dentro de un edificio llamado edificio de contención se encuentra el reactor nuclear que es El encargado de calentar y transformar el agua en vapor. En el reactor nuclear se produce la fisión del núcleo de los átomos. Ésta es una tipo de reacción muy utilizado junto a la fisión como indicamos antes genera gran cantidad de calor que se aprovecha para calentar el agua y convertirla en vapor mediante elementos con alta conductividad térmica.

El agua transformada en vapor a alta temperatura sale del edificio de contención debido a la alta presión a la que está sometido hasta llegar a la turbina y hacerla girar. En este momento parte de la energía calorífica del vapor se transforma en energía cinética. Ésta turbina está conectada a un generador eléctrico mediante el cual podrá transformar la energía cinética en energía eléctrica.

El vapor de agua proveniente de la turbina aunque ha perdido energía calorífica continua en estado gas y muy caliente, por lo que hay que enfriarlo para poder reutilizar esa agua en estado líquido. A al salir de la turbina se dirige a un depósito de condensación donde estará en contacto con unas tuberías de agua fría. El vapor de agua vuelve a estado líquido (también llamado proceso de condensación) y mediante una bomba se vuelve a mandar de nuevo al reactor nuclear para volver a repetir el ciclo.

· Procesos Fisión y fusión ( Diferencias)

Los procesos de Fusión y Fisión son métodos utilizados para extraer la energía del material radioactivo consisten en:

1. La fusión nuclear es el proceso mediante el cual varios núcleos de átomos de carga similar se unen para formar un núcleo más pesado. Produciendo una gran cantidad de energía, por lo que la materia puede entrar en un estado plasmático.

La fusión de dos núcleos de menor masa que el hierro libera energía en general, mientras que la fusión de núcleos más pesados que el hierro absorbe energía y viceversa para el proceso inverso, la fisión nuclear (en la que después de explicarla veremos sus principales diferencias con el proceso de fusión). La de fusión del hidrógeno, dos protones deben acercarse lo suficiente para que se produzca nuclear fuerte que pueda superar su repulsión eléctrica y obtener la liberación de energía.

2. La fisión es una reacción nuclear, lo que significa que tiene lugar en el núcleo atómico. La fisión ocurre cuando un núcleo pesado se divide en dos o más núcleos pequeños, además de algunos subproductos como neutrones libres, fotones (generalmente rayos gamma) y otros fragmentos del núcleo como partículas alfa (núcleos de helio) y beta (electrones y positrones de alta energía).

Las principales diferencias y características de ambos procesos son:

- El proceso de fisión nuclear es conocido y puede controlarse, la fusión plantea todavía los científicos no confían 100% en ella (todavía está en periodo de investigación).

- La fusión genera del orden de 4 veces más energía que la fisión.

- La reacción nuclear de fusión no contamina tanto como la de fisión, produciendo una cantidad mínima de residuos radioactivos.

- La fisión necesita como materia prima, una materia prima de difícil producción y obtención , como es el uranio enriquecido.

· Ventajas de la energía nuclear

La energía nuclear produce un tercio de la energía mundial y es inagotable.

la relación entre la cantidad de combustible utilizado y la energía obtenida es una de sus grandes bazas.

No emite emisiones de CO2 como los combustibles fósiles.

Actualmente la generación de energía eléctrica se libera mediante reacciones de fisión nuclear, aunque hoy en no disponemos de la tecnología necesaria para obtenerla mediante ese método ( como evitar accidentes mediante las reacciones en cadena) y los residuos obtenidos serian menos radioactivos

· Desventajas de la Energía nuclear

1. La dificultad de gestionarlos los residuos nucleares ya que tardan muchísimos años en dejar de ser radioactivos y peligrosos.

2. La energía nuclear crea toneladas de residuos nucleares que producen dificultades al almacenarlos debido a su alta radioactividad.

3. Para generar la misma cantidad de energía mediante el uso de centrales nucleares habría que construir 80 reactores al año.

4. Es rentable desde el punto de vista del combustible consumido pero en cambio, respecto a la energía obtenida no lo es tanto si se analizan los costes de la construcción y los grandes costos en poner en marcha una planta nuclear.

Nota*en España: la vida útil de las plantas nucleares es de 40 años.

5. Altas probabilidades de accidentes nucleares en las reacciones nucleares por fisión que pueden generar unas reacciones en cadena que si los sistemas de control fallasen provocarían una explosión radiactiva. La energía nuclear de fusión es inviable debido que se basa en calentar el gas a temperaturas tan altas y se debe mantener algunos núcleos durante un tiempo para obtener una energía liberada superior a la necesaria para calentar y retener el gas resulta costoso.

· Coste de mantenimiento

La energía nuclear tiene costos competitivos con otras formas de generación eléctrica en los países de occidente, excepto en regiones donde hay un acceso directo a combustibles fósiles de bajo costo.

La energía nuclear es, en muchos lugares, competitiva con los combustibles fósiles para la generación de electricidad, a pesar de los relativamente altos costos de capital y la necesidad de internalizar todos los costos de almacenamiento y puesta fuera de servicio. Si también se tienen en cuenta los costos sociales y ambientales de los combustibles fósiles, la energía nuclear es sobresaliente.

Muestra que, en claros términos de dinero de contado, la energía nuclear tiene cerca de la décima parte de los costos del carbón. Los costos externos se definen como aquellos que inciden directamente en relación a la salud y al ambiente, cuantificable pero no incluidos en el costo de la electricidad. Si estos costos fuesen realmente incluidos, el precio de la electricidad del carbón en la Unión Europea se duplicaría y el del gas aumentaría un 30%. Esto sin intentar incluir al calentamiento global.

La energía nuclear promedia 0,4 Euro centavos/kWh, muy similar a la energía hidráulica. El carbón está sobre los 0,4 centavos (4,1 - 7,3); el gas varía entre 1,2 y 2,3 centavos, y solamente el viento se muestra mejor que la energía nuclear, con 0,1a 0,2 centavos/kWh como promedio.

· ¿Y los residuos radioactivos?

Los Residuos radiactivos son desechos radiactivos que no tienen capacidad para volver a ser reutilizados. Es un subproducto de un proceso nuclear producido durante la fisión nuclear. El residuo también puede generarse durante el desarrollo de otras actividades que implican a la energía nuclear como el desarrollo de armamiento o en medicina (como la radioterapia).

Existen varios medios para su almacenamiento y gestión de los residuos. En el caso de los de media y baja radioactividad, existen dos métodos:

El almacenamiento del material radioactivo en instalaciones subterráneas de baja profundidad.

Nota en España: se almacenan en la superficie en celdas de hormigón, donde se ubican los contenedores con los residuos debidamente acondicionados.

Los residuos de radiactividad se aconseja el almacenamiento temporal o prolongado del combustible entre 100 y 300 años y puede llevarse a cabo con la tecnología existente en la actualidad por medio de sistemas que garanticen su aislamiento y seguridad durante largos de los almacenes temporales centralizados.

Fuentes(s)

http://erenovable.com/

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_nuclear

http://www.energia-nuclear.net/

· Enlaces de interés

Les dejo dos flashes interactivos muy interesantes que explican de forma detallada y divertida los procesos nucleares

http://conteni2.educarex.es/mats/14457/contenido/

http://www.inza.com/ainoa/Funcionamiento%20de%20una%20central%20nuclear.htm

Energía solar: El Progreso

3:24

Pedro , Posted in blog , ciencias , ciencias para el mundo , ciencias para el mundo contemporáneo , contemporáneo , documental , eergias renovables , energia , renovables , solar , tecnologia , 0 Comments

· Introducción

Bienvenidos a mí blog de ciencias para el mundo contemporáneo en esta entrada vamos a tratar sobre la energía fotovoltaica como una de las alternativas más eficientes, y se baraja como una de las energías que serán mas utilizadas en el futuro.

A su vez de su funcionamiento y sus diferencias con unas simples placas solares.

· ¿Qué es la energía solar?

La energía solar es la energía proveniente del sol enforna de luz y calor. La radiación que el sol produce en la superficie terrestre es aprovechada en forma de energía térmica, para la posterior transformación en electricidad.la energía solar se han convertido en la energía renovable más utilizada en todo el mundo.

Una de las principales ventajas de la energía solar es que proporciona luz y calor al mismo tiempo.

Diferenciamos dos tipos de radiación directa y difusa.

La radiación directa es la que llega directamente del sol, sin reflexiones.

La difusa es la emitida por la bóveda celeste diurna gracias a los múltiples fenómenos de reflexión y refracción solar en la atmósfera, en las nubes y el resto de elementos atmosféricos y terrestres.

· Diferentes usos de la energía solar:

La energía solar es aprovechada para elaborar:

1. Energía solar activa:Para bajas temperaturas(se utiliza en casas ),

2. Energía solar pasiva: (no necesita ningún acesorio para obtener la energía)

3. Energía solar térmica: Es usada para producir agua caliente y calefacción.

4. Energía solar fotovoltaica: Es usada para producir electricidad mediante placas de semiconductores que se alteran con la radiación solar.

5. Energía solar termoeléctrica: Es usada para producir electricidad con un ciclo termodinámico convencional a partir de un fluido calentado a alta temperatura (aceite térmico)

6. Energía solar híbrida: Combina la energía solar con otra energía.

7. Energía eólico solar: Funciona con el aire calentado por el sol, que sube por una chimenea donde están los generadores-

8. Huertas solares

9. Central térmica solar

10. Potabilización de agua

11. Cocina solar

12. Destilación.

13. Evaporación.

14. Fotosíntesis.

15. Secado.

16. Arquitectura sostenible.

17. Cubiertas Solares

· Funcionamiento de un colector solar:

1. Los colectores solares planos funcionan aprovechando el efecto invernadero El vidrio actúa como filtro para ondas de la luz solar: principalmente luz visible

2. El sol incide sobre el vidrio del colector, Ésta calienta entonces la placa colectora que emite radiación en forma de infrarrojos. Al ser el vidrio un mal aislante térmico, la caja se calienta por encima de la temperatura exterior.

3. Al paso por la caja, el fluido portador de calor que circula por los conductos se calienta, y transporta la energía.

4. El rendimiento de los colectores mejora cuanto menor sea la temperatura de trabajo, debido que a mayor temperatura dentro de la caja mayor serán las pérdidas por transmisión en el vidrio. a mayor temperatura de la placa captadora, más energética será su radiación, y más transparencia tendrá el vidrio a ella lo que provocara que obtengamos menor energía.

· Composición:

Como ejemplo para ver la composición de un panel solar principalmente fabricado a partir de silicio es el siguiente:

Hemos cogido como ejemplo un panel fotovoltaico

· Aplicaciones de los colectores solares:

Podemos obtener calor y electricidad. El calor lo obtenemos mediante los colectores térmicos, y la electricidad a través de los módulos fotovoltaicos.

Mediante el aprovechamiento térmico, el calor acumulado en los colectores puede destinarse para muchas necesidades distintas.: agua , calefacción y para climatizar las piscinas .

Las aplicaciones en el sector agrícola son muy amplias: Invernaderos; plantas de purificación o desalinización de agua.

Las células solares se utilizaban en los primeros satélites espaciales para generar electricidad. También pueden funcionar en días nublados, puesto que son capaces de captar la luz que se filtra a través de las nubes, aunque con menos rendimiento.

La energía eléctrica que se obtiene de esta forma, se puede usar de manera directa), o puede ser almacenada en acumuladores.

· Placas solares fotovoltaicas:

Los módulos fotovoltaicos o colectores solares fotovoltaicos son paneles solares formados por un conjunto de celdas (células fotovoltaicas) que producen electricidad a partir de la luz que incide sobre ellos (electricidad solar). (El panel fotovoltaico es el dispositivo que más energía capta de todos los paneles Solares).pero tiene una desventaja el gran costo de las placas fotovoltaicas, pero se predice un posible abaratamiento de esta tecnología para el 2015.

Funcionamiento:

Cuando el panel queda expuesto a la radiación solar, los fotones contenidos en la luz transmiten su energía a los electrones de los materiales semiconductores de la placa fotovoltaica que rompen la unión protón neutrón y salir del semiconductor a través de un circuito fuera del panel, produciéndose así corriente eléctrica.

Célula fotovoltaica: corresponde con el modulo más pequeño de material semiconductor y con capacidad de producir corriente eléctrica

Panel fotovoltaico: es el conjunto de células fotovoltaicas que se combinan de determinadas maneras para lograr la potencia y el voltaje deseado sobre un soporte adecuado y con los recubrimientos que le protejan frente a los agentes atmosféricos.

· Fuente(s)

http://es.wikipedia.org

http://www.gstriatum.com/

http://www.placas-solares.net/

http://www.youtube.com/?gl=ES&hl=es

· Documentales:

Adjunto unos interesantes documentales sobre la energía solar:

Este video Primero habla acerca del funcionamiento de los colectores Solares: