Principios De Conversión De Energía

FUENTES PRIMARIAS DE ENERGÍA

La energía primaria es la que se obtiene de la naturaleza (el agua saliendo de una presa, el carbón de una mina, el petróleo, el gas natural, el uranio la leña, etc.); es el contenido de energía total de la fuente de energía original.

Se denomina energía primaria a la que se extrae directamente de los yacimientos sin ser sometida a ningún tipo de transformación.

La CEPAL, en el documento "Sostenibilidad energética en América Latina y el Caribe: El aporte de las fuentes renovables" define la Energía primaria como:

“...los recursos naturales disponibles en forma directa o indirecta que no sufren ninguna modificación química o física para su uso energético. Las principales fuentes normalmente consideradas por los balances energéticos de los países de América Latina y el Caribe son: petróleo, gas natural, carbón mineral, hidroelectricidad, leña y otros subproductos de la leña, biogás, geotérmica, eólica, nuclear, solar y otras primarias como el bagazo y los residuos agropecuarios o urbanos.”

Debe diferenciarse entre disponibilidad potencial y disponibilidad efectiva. Así, por ejemplo, una determinada cuenca hidrográfica tiene, por sus características físicas y la precipitación pluviométrica sobre ésta, un determinado potencial hidroeléctrico, pero si no se construye una central hidroeléctrica, esa energía no podrá ser aprovechada.

El considerar la hidroelectricidad como energía primaria es una convención, ya que en realidad lo que se dispone en una central hidroeléctrica es una energía mecánica que se transforma en electricidad a través de una modificación física. Lo mismo puede decirse de la energía nuclear, en la que los materiales radioactivos producen calor que luego es transformado en electricidad mediante turbinas y generadores, a través de procesos físicos como la evaporación del agua.

Las formas de energía primaria son las siguientes:

• Energía humana y animal: energía mecánica de tracción animal.

• Energía mecánica de origen natural.

o Energía hidráulica (cursos y caídas de agua) transformada en energía mecánica (molinos) o eléctrica (central hidroeléctrica).

o Energía maremotriz (mareas) transformada en energía eléctrica en las centrales maremotrices.

o Energía eólica (viento) transformada en energía mecánica (molinos, veleros...) o electricidad (aerogeneradores).

• Energía química: transformación en calor (energía térmica) por combustión, y en electricidad. La cogeneración consiste en la producción simultánea de calor y electricidad. Los combustibles pueden también accionar motores.

• Combustibles minerales:

o Combustibles minerales sólidos: carbón, lignito.

o Hidrocarburos: gas natural, petróleo.

o Explosivos: energía no controlada

o Biomasa: madera, productos y desechos vegetales formados de materia orgánica, transformados en combustibles diversos, biodiésel, biogás, metanol, etanol. Es también conocida como dendroenergía, definida por la FAO como energía forestal: toda la energía obtenida a partir de biocombustibles sólidos, líquidos y gaseosos primarios y secundarios derivados de los bosques, árboles y otra vegetación de terrenos forestales. La dendroenergía es la energía producida tras la combustión de combustibles de madera como leña, carbón vegetal, pellets, briquetas, etc., y corresponde al poder calorífico neto (PCN) del combustible.

• Energía nuclear:

o Fisión: radiactividad del uranio y del plutonio aprovechada en forma de calor. La energía eléctrica producida a partir de ese calor tiene aproximadamente un rendimiento del 33%.

• Energía solar: radiación solar transformada en calor (energía solar térmica) o electricidad (energía solar fotovoltaica).

• Energía térmica terrestre:

o Geotérmica: Los combustibles como el carbón, el petróleo o el gas natural son utilizados asimismo como materia prima en la industria química: petroquímica, fertilizantes y en la industria de la construcción y las obras públicas.

MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

Motor Otto

El motor convencional del tipo Otto es de cuatro tiempos (4T), aunque en fuera borda y vehículos de dos ruedas hasta una cierta cilindrada se utilizó mucho el motor de dos tiempos (2T). El rendimiento térmico de los motores Otto modernos se ve limitado por varios factores, entre otros la pérdida de energía por la fricción y la refrigeración. El motor Otto es un motor alternativo. Esto quiere decir que se trata de un sistema pistón-cilindro con válvulas de admisión y válvulas de escape.

La termodinámica dice que el rendimiento de un motor alternativo depende en primera aproximación del grado de compresión. Esta relación suele ser de 8 a 1 o 10 a 1 en la mayoría de los motores Otto modernos. Se pueden utilizar proporciones mayores, como de 12 a 1, aumentando así la eficiencia del motor, pero este diseño requiere la utilización de combustibles de alto índice de octano para evitar el fenómeno de la detonación, que puede producir graves daños en el motor. La eficiencia o rendimiento medio de un buen motor Otto es de un 20 a un 25%: sólo la cuarta parte de la energía calorífica se transforma en energía mecánica.

El proceso consta de seis etapas:

• Admisión: la válvula de admisión se abre, permitiendo la entrada en el cilindro de la mezcla de aire y gasolina. Al finalizar esta primera etapa, la válvula de admisión se cierra. El pistón se desplaza hasta el denominado punto muerto inferior (PMI).

• Compresión adiabática: la mezcla de aire y gasolina se comprime sin intercambiar calor con el exterior. La transformación es por tanto isentrópica. La posición que alcanza el pistón se denomina punto muerto superior (PMS). El trabajo realizado por la mezcla en esta etapa es negativo, ya que ésta se comprime.

• Explosión: la bujía se activa, salta una chispa y la mezcla se enciende. Durante esta transformación la presión aumenta a volumen constante.

• Expansión adiabática: la mezcla se expande adiabáticamente. Durante este proceso, la energía química liberada durante la combustión se transforma en energía mecánica, ya que el trabajo durante esta transformación es positivo.

• Enfriamiento isócoro: durante esta etapa la presión disminuye y la mezcla se enfría liberándose calor al exterior.

• Escape: la válvula de escape se abre, expulsando al exterior los productos de la combustión. Al finalizar esta etapa el proceso vuelve a comenzar.

Motor Diesel

El motor diésel es un motor térmico de combustión interna cuyo encendido se logra por la temperatura elevada que produce

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