LAS ENERGIAS RENOVABLES Y LA TERMODINAMICAmiguelhadzich.com/wp-content/uploads/2013/05/Las-EERR-y... · Central Hidroeléctrica Mayor a 90% Central Termoeléctrica 30 - 40 % ... CENTRAL

LAS ENERGIAS

RENOVABLES Y LA

TERMODINAMICA

Ing. Miguel Hadzich.

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

Sirve

oRendimient

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 ???

http://www.gruporural.pucp.edu.pe

E-mail: [email protected]

GRACIAS !!

Psss.....No me hagan caso en todo