TECNOLOGIA DE PRIMER DE BATXILLERAT. RECURSOS ENERGÈTICS

  • Published on
    11-Sep-2014

  • View
    121

  • Download
    5

Embed Size (px)

Transcript

RECURSOS ENERGTICS 1.1. Fonts denergia Les fonts denergia sn els recursos naturals dels quals es pot obtenir energia per produir calor, llum i potncia. Classificaci de les fonts denergia: En funci de les reserves disponibles Renovables: Exhauribles: Energia solar Carb Energia elica Petroli Energia hidrulica Gas natural Energia geotrmica Energia nuclear Biomassa Residus slids urbans Energia mareomotriu Energia de les ones

1.2.

Renovables. Nhi ha reserves illimitades, perqu es regeneren contnuament. Sn les que provenen del Sol, del vent, de la biomassa dels residus slids, del mar i de laigua dels rius. No renovables o exhauribles. Nhi ha reserves limitades. Son el carb, el petroli, el gas natural i lurani.

En funci de la seva naturalesa: Primries. Es troben en la natura, com la llenya, laigua, el carb el petroli, etc. Secundries. Sobtenen a partir de les fonts primaries, com lelectricitat o la benzina.

En funci del grau dutilitzaci: Convencionals. Aquelles a partir de les quals es produeix la major part de lenergia consumida per la societat: petroli, gas natural, carb, hidroelctrica, nuclear. No convencionals. Aquelles a partir de les quals es produeix una petita part de lenergia total consumida per la societat, solar, elica, ...

Materials combustibles Els materials combustibles sn substncies que, en combinar-se amb loxigen, donen lloc al fenomen de la combusti, amb la qual cosa sobt energia calorfica i, sovint, energia lluminosa. Els combustibles fssils sn els combustibles naturals ms abundants a la natura. En funci del seu estat fsic es poden classificar en slids, lquids o gasosos:

Slids. El ms utilitzat s el carb, en qualsevol de les seves formes: angracita, hulla o lignit. Lquids. En general provenen de la destillaci del petroli (benzina, queros, gasoil i fuel), encara que en alguns pasos tamb sutilitzen alcohols, com ara letanol i el metanol, que provenen de plantes.

Gasos. Els ms utilitzats sn el gas natural i els gasos liquats del petroli (GLP), com ara el but i el prop. El poder calorfic s lenergia que es desprn en la combusti completa de la unitat de massa o volum dun combustible.

La capacitat calorfica (C) s la quantitat de calor que ha de rebre una substncia per elevar la seva temperatura en 1K o 1C. La llenya i el carb vegetal El carb vegetal sobt de la pirlisi, que s una combusti parcial de la llenya amb poca presncia doxigen. El carb mineral El carb t el seu origen en els extensos boscos que cobrien la major part de la Terra fa milions danys, en el perode carbonfer, caracteritzat per un clima humit i clid, afavoridor del creixement vegetal i de la descomposici de la matria orgnica. Els esdeveniments geolgics posteriors, corresponents a les diferents etapes de formaci dels actuals continents, van provocar que molts daquells boscos quedessin submergits i posteriorment colgats sota enormes quantitats de sorra i roques. La descomposici lenta de la matria orgnica, sense la presncia doxigen, juntament amb la pressi i la temperatura a qu ha estat sotmesa durant milions danys, ha transformat la fusta daquells boscos en el carb actual. La composici del contingut de carboni s diferent en funci de les condicions de pressi i del temps de formaci, i es poden distingir quatre grups de carbons diferents:

La torba, que cont aproximadament el 60% de carboni i molta humitat, amb estructura fibrosa vegetal. Es forma en zones pantanoses anomenades torberes. Els lignits sn carbons dorigen recent uns cent milions danys- de poder calorfic baix, que produeixen moltes cendres quan cremen. Les hulles sn carbons grassos, dun elevat contingut de carboni i gran poder calorfic, impermeables i de destillaci fcil.

Les antracites sn els carbons ms antics, de major poder calorfic i amb un contingut en carboni de fins el 95%. Tenen un aspecte brillant, cremen amb flama i provoquen poca cendra. Linconvenient principal s que es troben en jaciments molt profunds i de poc gruix, on lextracci resulta difcil i costosa. Un nou mtode dextracci que es troba en fase dinvestigaci s la gasificaci del carb en el jaciment mateix. La gasificaci consisteix en la introducci dun agent gasificant a la veta del mineral, de la qual resulta gas de carb que sutilitza com a combustible. Aquest mtode permet lexplotaci de jaciments que, per la seva configuraci i localitzaci, tcnicament o econmicament no poden ser explotats mitjanant els mtodes tradicionals. Aplicacions:

Com a combustible ds general, utilitzat sense cap transformaci, en les centrals trmiques.

Pel procs de destillaci seca, on se sotmet el carb a una alta temperatura i se nobt coc, gas ciutat i productes qumics. Pel procs de gasificaci, s a dir, per la reacci del carb roent amb vapor daigua en gasgens, sobt el gas de sntesi, utilitzable directament o per a lobtenci de gas natural sinttic o hidrocarburs. El petroli El petroli brut, tal com sextreu del jaciment, s un lquid de color variable, des de tel terrs fins al negre, lleugerament menys dens que laigua, daspecte olis, de viscositat variable, encara que normalment alta i dolor desagradable. s constitut per una barreja dhidrocarburs de composici diversa i en proporcions molt variables, segons el jaciment de precedncia. Cont tamb quantitats petites de sofre, oxigen i nitrogen. El petroli brut no t aplicaci directa; se nhan de separar els components per destillaci en les refineries. Orgen. La teoria ms generalitzada afirma que el petroli va iniciar la seva formaci fa uns 600 milions danys, per lacumulaci de microorganismes que constituen el plncton mar. En ser arrossegats pels corrents cap a la costa, morien, es dipositaven al fons i quedaven recoberts per successives capes de sorra, argila i fang. La matria orgnica es descomposava en dues etapes; la primera pels bacteris aerobis, i la segona pels bacteris anaerobis. Aix i els factors de pressi i de temperatura, va originar els diferents hidrocarburs del petroli. El seu estat lquid, a diferncia del carb, en va permetre el desplaament cap a linterior de la Terra a travs de les roques poroses, fins a arribar a les impermeables on quedava atrapat formant bosses de petroli. Les diferents configuracions geolgiques que permeten lacumulaci de petroli sanomenen trampes petrolferes. Extracci: Lextracci natural es produeix quan el petroli es troba pressionat i puja espontniament pel tub de sondeig. En lextracci artificial sinjecta aigua a travs dels tubs de la sonda, que obliga el petroli a pujar a la superfcie, o sutilitzen bombes aspirants per fer-ho. A la superfcie se separa el gas i laigua que acompanyen el cru i semmagatzema en grans dipsits en espera del transport, amb grans vaixells o amb oleoductes, a les refineries. Moltes bosses de petroli es troben sota el mar. La seva obtenci s possible grcies a les plataformes marines, estructures de grans dimensions que disposen dels equips necessaris per a la perforaci de pous i lextracci del petroli submar. Processos de les refineries: Destillaci fraccionada. Consisteix a escalfar el cru fins a levaporaci, per refredar-lo progressivament i obtenir les fraccions condensades separades en funci del seu punt debullici. Sefectua amb dues torres de destillaci o columnes de fraccionament. La primera treballa a pressi atmosfrica i la segona al buit. Craqueig. Consisteix en la descomposici dels hidrocarburs ms pesants (olis i fuels), per tal dobtenir-ne de ms lleugers (benzines). El procs es pot fer a temperatures i pressions elevades (craqueig trmic) o amb la presncia de catalitzadors qumics (craqueig cataltic).

Polimeritzaci. s el procs qumic contrari al craqueig: els hidrocarburs lleugers (but i prop), esconverteixen en compostos ms pesants (benzines o gasoils). Els processos de craqueig i polimeritzaci sn molt importants perqu permeten obtenir el producte de ms demanda al mercat, la benzina, a partir daltres que no en tenen tanta. Reformaci. Sutilitza per millorar les caracterstiques de les benzines. Es fa a altres temperatures i en presncia dun catalitzador, com ara el plat. El procs final consisteix en leliminaci de les impureses qumiques, com ara el sofre, els compostos corrosius, per fer aptes per al consum els diferents productes obtinguts. El gas natural El gas natural, tal com es troba a la natura, s format bsicament per met (com a mnim, en el 70%) barrejat amb altres gasos, com ara let, el prop, el but, etc., en proporcions variables. Es troba formant bosses, sol o associat amb el petroli, cobertes per capes impermeables que nimpedeixen la propagaci. Combustibles gasos Un gas combustible s capa de reaccionar amb loxgen de laire de forma rpida i amb alliberament de calor. Hi ha tres famlies que reuneixen gasos de caracterstiques similars: o Primera famlia. Hi corresponen els gasos de poder calorfic en CN comprs entre 17 i 23 MJ/m. Pertany a aquest grup el gas ciutat o manufacturat. Es pot obtenir a partir del carb (gas de sntesi) i a partir del petroli o del gas natural, per procedimetns de craqueig o reformaci, respectivament. Destinats bsicament al consum domstic, es distribueixen en xarxes de canonades des de la planta delaboraci als consumidors.

o o1.3.

Segona famlia. Hi corresponen els gasos de poder falorfic en CN comprs entre 40 i 52 MJ/m: Sn el gas natural i laire propanat, que s una barreja daire amb prop. Es distribueixen amb una xarxa de canonades. Tercera famlia. Hi corresponen els gasos de poder calorfic comprs entre 94 i 120 MJ/m (CN). Sn el gas but i el prop, gasos liquats del petroli (GLP), que reben aquest nom perqu semmagatzemen i distribueixen en bombones o en dipsits a granel en estat lquid.

Lenergia nuclear El nombre de protons que un tom dun determinat element t en el seu nucli rep el nom de nombre atmi. El nombre de protons ms el de neutrons dun tom rep el nom de nombre mssic o tamb massa atmica. Dels toms del mateix element que difereixen en el nombre de neutrons i, per tant, tamb en el nombre mssic, es diu que sn istops de lelement. Radioactivitat: La radioactivitat natural s el fenmen de la transformaci o transmutaci nuclear espontnia. En aquesta transmutaci nuclear espontnia el nucli de ltom emet radiacions a gran velocitat. La radiaci emesa pot ser de dos tipus: radiaci electromagntica (raigs gamma: ) i radiaci de partcules (partcules alfa: i partcules beta: ). Un mateix element noms pot emetre alhora radiacions alfa i gamma o b radiacions beta i gamma. Aquestes radiacions sn conegudes com a radiacions ionitzants, perqu tenen energia suficient per penetrar la matria i ionitzar-ne els toms i/o les molcules. Aix les fa molt perilloses, per tamb tils. Els istops radiactius artificials sobtenen mitjanant el bombardeig de nuclis amb partcules projectil alfa i gamma i, sobretot, neutrons. TIPUS DE RADIACI PODER DE PENETRACI La frena un full de paper o uns quants centmetres daire. La frenen uns quants millmetres dalumini o 1m daire. La frenen uns quants centmetres de plom o uns quants metres de formig. Lenergia del ncli atmic: Lenergia nuclear s lenergia continguda en el nucli dels toms. Quan els neutrons i els protons formen un nucli atmic resulta una massa inferior a la suma de les masses dels protons i dels neutrons originals considerades independentment. La prdua de massa correspon a una transofrmaci denergia anomenada energia denlla, necessria per mantenir molt unides i cohesionades les partcules del nucli. La massa que sha perdut sha transofrmat en energia denlla. E=mc Amb el que hem expressat fins ara, pot semblar que en la matria tenim una font barata i prcticament inexhaurible denergia. Per no s tan senzill. No tota la matria es pot transformar en energia perqu la majoria delements sn estables i els materials radioactius naturals lemeten molt lentament. Shan aconseguit alguns istops radioactius artificials per proporcionar petites quantitats denergia. Sutilitzen en instruments per satllits artificials i en els marcapassos. Reaccions nuclears: Qualsevol procs de transformaci que implica el nucli dun tom sanomena reacci o transmutaci nuclear. Reaccions de fusi En les reaccions de fusi suneixen nuclis delements lleugers per formar nuclis ms pesants. Es poden aconseguir reaccions de fusi escalfant les partcules a temperatures del voltant de 100106C; en aquestes condicions els electrons i nuclis dels toms no es troben en un dels tres estats normals de la matria (slid, lquid o gass), sin que formen un conglomerat de partcules carregades positivament i negativament, sense una estructura atmica que les lligui: s lanomenat quart estat de la natura o plasma. El problema s com allar el plasma a una temperatura tan alta. La soluci tecnolgica ms viable sembla que passa per foninar el plasma a linterior de potents camps magntics. Reaccions de fissi Les reaccions de fissi consisteixen a provocar la ruptura del nucli dun tom amb limpacte dun neutr. Linters ms gran del procs de fissi est en el fet que per cada nucli escindit semeten dos o tres neutrons que poden escindir altres nuclis durani, i aix successivament: aquest procs es diu reacci en cadena. Daquesta manera, iniciada la reacci nuclear, es pot mantenir per si mateixa sempre que es disposi duna quantitat dtoms durani suficients, anomenada massa crtica. El reactor nuclear s un sistema per produir i controlar reaccions en cadena sostingudes de manera que permetin aprofitar lenergia trmica obtinguda. Processos dobtenci i enriquiment dels combustibles nuclears Els combustibles nuclears sn els elements que en condicions adequades poden produir reaccions nuclears de fusi i fissi, energticament aprofitables. Sanomenen materials frtils els que amb reaccions nuclears de caputra i canvi radioactiu es converteixen en materials fissibles.

Alfa Beta Gamma

1.4.

Importncia econmica dels recursos energtics. Les reserves provades sn els recursos existents potencialment utilitzables amb les condicions tcniques i econmiques actuals. La contaminaci medioambiental

1.5.

Efecte hivernacle: Consisteix en lelevaci de temperatura que experimenta latmosfera a causa de la presncia de gasos dhivernacle, que deixen passar la raidaci visible de lespectre solar i absorbeixen la infraroja (calor) emesa per la Terra. La pluja cida: Els xids de sofre (SOX) i de nitrogen (NOX) sn contaminants perillosos que sintrodueixen a latmosfera quan es cremen combustibles fssils; all entren en contacte amb vapor daigua, llum i oxigen i es transformen en cid sulfric i cid ntric. Quan aquests cids sn arrossegats per la pluja o els flocs de neu o cauen en forma de partcules seques, es produeix la pluja cida, que provoca un augment de lacidesa dels llacs, dels rius i torrents daigua dola i en alguns casos, fins i tot, dels sls. La contaminaci atmosfrica urbana. Les boires fotoqumiques:Amb unes condicions atmosfriques determinades, amb inversi trmica i falta de vent, es crea sobre les ciutats una cpula daire calent que, carregada de partcules del fum dels cotxes, centrals trmiques, indstries, etc., queda retinguda i no saixeca: sn les boires fotoqumiques...

Recommended

View more >