Energías mareomotriz y undimotriz

8/10/2019 Energas mareomotriz y undimotriz

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ENERGA MAREOMOTRIZy

ENERGA UNDIMOTRIZEnergas renovables

Mario Daz Delgado

1 Bachillerato E


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Energa mareomotriz y energa undimotriz

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ndice

ENERGA MAREOMOTRIZ1.Introduccin Pgina 2

2.Las mareas: tipos ycaractersticas Pgina 3

3. Centrales mareomotrices Pgina 5

4.Ventajas e inconvenientes dela energa mareomotriz Pgina 9

ENERGA MAREOMOTRIZ1.Introduccin Pgina 10

2.Sistemas de aprovechamientode la energa undimotriz Pgina 10

3.Ventajas e inconvenientes dele energa undimotriz Pgina 13

CONCLUSIONES(Pgina 14)

BIBLIOGRAFA(Pgina 15)


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ENERGA MAREOMOTRIZ

1.

IntroduccinLa energa mareomotriz es aquella que consiste en el aprovechamiento de laenerga cintica del agua de mar provocada por las mareas.

Las mareas a su vez son producidas por la rotacin de nuestro planeta y por lafuerza gravitatoria que ejerce la Luna sobre la Tierra, y en menor medida, elSol.

El Sol, mucho ms distante que la Luna, influye por su masa, y la Luna, de masamucho menor, influye por su proximidad a nuestro planeta. La atraccin

resultante genera la acumulacin de agua en la zona ms prxima a la lunacomo se muestra en el dibujo. Debido a la fuerza centrfuga generada porla rotacin de la Tierra sobre su propio eje, se produce otra acumulacin deagua en el lado opuesto del planeta.

La energa del mar es una energa renovable mucho menos desarrollada quela energa solar, de la biomasa, elica e hidrulica. La generacin de energaelctrica es la motivacin del desarrollo de este tipo de energa, la cual no hatenido mucho xito, salvo en los casos que mencionar en el trabajo.

Acumulacionesde agua

Luna


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Historia

El uso de la energa mareomotriz seremonta a la Edad Media, poca enla que se utilizaban molinos demadera. stos se empleaban enEuropa y posteriormente en la costaatlntica de Amrica del Norte.

Cuando suba la marea, el aguaentraba en grandes estanques dealmacenamiento, y segn bajaba lamarea, el agua se verta al marmediante un sistema de vlvulasmoviendo simultneamente la rueda

del molino.

La energa mareomotriz siempre ha tenido un coste muy alto, y nicamente hasido eficiente en zonas con mareas altas y con flujos de agua de altasvelocidades.

Sin embargo, los recientes avances y mejoras en las turbinas auguran un buenfuturo a este tipo de energa, pues se podran abaratar los costes.

Antes de entrar a describir las centrales, explicaremos algunos conceptos

sobre las mareas:

2.Las mareas: tipos y caractersticasEn cualquier punto de la superficie terrestre, cuando el Sol est por encima delhorizonte, su fuerza atractiva es mayor que cuando est por debajo del

horizonte, situacin en la que predomina la fuerza centrfuga de la Tierra. Deeste modo, nos encontramos con dos casos:

Marea de tipo semidiurno:Las mareas de tipo semidiurno son aquellas en las que se obtienen dospleamares (mareas altas) y dos bajamares (mareas bajas) cada da, encada punto del ocano, debido a la rotacin de la Tierra y a la posicindel Sol, que se encuentra por debajo del horizonte, siendo la fuerzacentrfuga la predominante.

Marea de tipo diurno:Las mareas de tipo diurno son aquellas en las que hay una prdida de unabajamar y de una pleamar por da, es decir, slo hay una pleamar y unabajamar diarias. Esto se da cuando estamos en un punto con una latitudgrande, y el ngulo que forma el Sol con el plano del ecuador es igual de

elevado.


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Las mareas estn sometidas a oscilaciones en forma de corrientes que son:a) Corriente de flujo: es aquella que acompaa a la llegada de la pleamar

mxima elevacin.b) Corriente de reflujo: es aquella que acompaa a la aparicin de la

bajamarmnima elevacin, que es ms breve que la corriente de flujo.

El perodo de una mareaes el tiempo que transcurre entre dos pleamares odos bajamares sucesivas, es decir, es el tiempo que debe transcurrir para quese repita la misma fase de la marea.

Las mareas, en realidad, son las ondas ms largas del ocano. Tienen perodososcilantes entre 12 a 24 horas y longitudes de onda inmensas.

La amplitud de una marea es la diferencia entre la altura de pleamar y

bajamar. Este parmetro es extremadamente variable de un litoral martimo aotro. No es la misma en todos los lugares, incluso puede llegar a ser nula enalgunos mares interiores, como el mar Negro, mientras que en el Mediterrneoalcanza valores entre 20 y 40 cm, pasando lo mismo en el Pacfico. Pero por elcontrario, alcanza valores ms altos en zonas donde la profundidad del mar espequea o la costa tiene una escasa inclinacin, entre otras caractersticas.

CURIOSIDAD

La energa que tericamente puede extraerse en un ciclo de marea

est en funcin de la superficie del embalse artificial y de la amplitudde la marea.

Superficie del embalse: A(z)Amplitud de la marea: a

La energa generada por el embalse en la bajamar es la siguiente:

= ()

0

La energa generada durante la pleamar es la siguiente:

= () ( )

0

Donde A= superficie del embalse en Km2; a= amplitud de la marea en m;V = volumen del embalse en m3.

Hay que tener en cuenta que en estas expresiones no se considera el

rendimiento de la maquinaria.


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Potencial terico de las mareas en Europa Occidental

PasRecurso disponible tericamente

% del total europeoGW TWh/ao

Reino Unido 25,2 50,2 47,7

Francia 22,8 40,7 42,1Irlanda 4,3 8 7,6

Holanda 1 1,8 1,8

Alemania 0,4 0,8 0,7

Espaa 0,07 0,13 0,1

Total Europa Occidental 83,8 105,4 180

3.

Centrales mareomotrices

Condiciones para su construccin

Cuando la diferencia de altura entre la pleamar y la bajamar es losuficientemente grande mnimo 5 metros, la energa potencial del aguadel flujo y reflujo diario puede transformarse en energa cintica capaz deproducir electricidad.

Por ello, hay un mundo limitado de lugares en los cuales es posible la

explotacin de la energa mareomotriz, dado que, adems de la condicinnecesaria del mnimo de amplitud de la marea, tambin se requiere de unabaha o estuario lo suficientemente ancho dado que la cantidad de agua quese va a trasvasar durante las mareas es muy grande. Adems el lugar tiene queofrecer cierta facilidad para construir un dique que separe el estanque deretencin del mar y as contener y cerrar el paso del agua.

Estructura de las centralesLa construccin de una central mareomotriz consiste en cerrar una baha o un

estuario con un dique. A un lado del dique se obtiene un embalse de retenciny al otro queda el mar, generando as una diferencia de nivel del agua. Seobtiene entonces, energa potencial en el lado del dique en el que hay msnivel. El interior del dique consta de uno o varios conductos en los cuales sesita una turbina reversible o no, cuyo eje est unido al de un alternador.

En estas instalaciones se suelen utilizar turbinas reversibles, las cuales funcionancomo bombas en un sentido o como turbinas en el contrario. De modo que enel caso de que exista un exceso de energa, pueden emplearse para bombearagua desde el mar a los embalses para disponer de agua extra.


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Las turbinas ms adecuadas son las de hlice de flujo axial y de alta velocidad.Los tipos ms comunes de estas turbinas son:

a) La turbina de bulbo axial, que es instalada en bloque con el generadorelctrico como se muestra en este dibujo:

Generador

Turbina de bulbo

Plano de un corte transversal de un dique de unacentral mareomotriz.

Vista tridimensional de una turbinade bulbo axial


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b)La turbina Kaplan, que tiene la particularidad de poder variar el ngulo desus palas mientras funciona. Trabaja con grandes caudales.

FuncionamientoTeniendo en cuenta que en la mayora de las costas del mundo se producendos pleamares y dos bajamares diarios (mareas de tipo semidiurno), en el casode una baha en la que se ha construido una central mareomotriz, sta sellenar y vaciar diariamente dos veces.

Una central mareomotriz puede ser diseada para operar de distintasmaneras. Los ciclos y el sentido de aprovechamiento de las mareasdeterminan esta forma de actuacin. Aqu distinguimos tres tipos de ciclos:

Ciclo de simple efecto

Hablamos de ciclo de simple efecto cuando la instalacin es diseada paraaprovechar la energa solamente en la fase de vaciadodel estuariodurantela bajamar.

En este caso nicamente disponemos de un embalse como se muestra en eldibujo.

El proceso que sigue el ciclo de simple efecto es el siguiente:

Se abren las compuertas para que se produzca el llenado del estuario, y unavez finalizado, se realiza el vaciado, cuya energa hidrulica acciona la o lasturbinas en una etapa denominada de vaciado con turbinacin. De estemodo, la generacin de electricidad solamente ocurre durante la bajamar.

El ciclo de simple efecto requiere de una turbina hlice de flujo axial y de altavelocidad.

Desventajas:

Esta operacin supone una limitacin de la energa generada, dado que

nicamente se aprovecha el flujo de agua en un sentido: del estuario al mar.


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Entonces, slo se estn aprovechando los dos perodos diarios en los que sevaca el estuario, de los cuatro que hay en total, existiendo tambin otros dosde llenado.

Ciclo de doble efecto

En este tipo de centrales aprovechamos la energa del agua en los dossentidos: el de entrada y salida del estuario.

Se recurre a canalizaciones de entraday canalizaciones de salida; o a un solo

tipo de canalizaciones, pero empleandoturbinas que puedan trabajar en los dossentidos.

En este caso, las diferencias de nivelesde agua entre el embalse y el mar sonmenores, no obstante, proporciona un

18% ms de energa que en el modo desimple efecto.

Un ejemplo de ciclo doblees el del embalse situado enel estuario de la Rance,Francia.

Ciclo de mltiple efecto

Estas instalaciones utilizan varios embalses y su principal objetivo es compensarlos tiempos de baja produccin de energa que se dan en los ciclos de simpleefecto. Al requerir una obra muy costosa, son demasiado caros e inviables.

Se han diseado varios proyectos impulsados por las grandes potenciasanuales que podran haberse obtenerse, pero todos ellos fueronabandonados.


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Centrales mareomotrices en el mundo

1. Central del ro Rance, Francia.Con un embalse de 20 km2, ha sido el primer

intento realizado para el aprovechamiento dela energa mareomotriz. La central estconstruida en la ra del Rance, donde laamplitud de la marea alcanza unos 13,5 m,suponiendo una de las mayores alturas delmundo. El caudal de agua que entra en elestuario es de 20.000 m3/seg.

Hay un dique artificial que cierra la entrada de la ra, y una esclusa que permitela navegacin en a travs de l. Funciona mediante un ciclo de doble efecto.

2. Central de Kislaya, Rusia.Ubicada en el mar de Barents, funciona con una turbina de bulbo. La mareaes de tipo semidiurno.

3. Central de la baha de Fundy, USA-Canad.Situada en el ro Annapolis, funciona con una turbina axial de 4 palas de nicosentido.

4.

Ventajas e inconvenientes de laenerga mareomotriz

Ventajas (obviando la de que es renovable y segura): Es silenciosa. La materia prima que emplea tiene un bajo coste. Se puede utilizar en cualquier poca del ao, pues las mareas son

constantes.

Se ahorra espacio terrestre.

Inconvenientes: Conllevan una difcil instalacin. Su impacto visual es importante. El emplazamiento de las centrales est supeditado a la amplitud de las

mareas.

Es perjudicial para la flora marina y la fauna ictcola de la zona. La alta salinidad puede producir corrosiones en las instalaciones. El transporte de la energa elctrica generada es complejo y costoso.


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ENERGA UNDIMOTRIZ

1.IntroduccinLa energa undimotriz es aquella que consiste en el aprovechamiento de laenerga mecnica del agua originada por el movimiento de las olas.

stas, a su vez son producidas por el viento, que al ejercer friccin sobre lasuperficie del mar, genera ondas.

La energa undimotriz presenta una importante ventaja frente a otras energascomo la elica, y es que los movimientos de las olas son menos cambiantesque los del viento.

2.

Sistemas de aprovechamiento de laenerga undimotrizEl nombre que reciben los dispositivos que aprovechan la energa de las olases el de convertidores.

Un convertidor ha de ser capaz de resistir las embestidas del mar y de serverstil en cuanto al amplio abanico de frecuencias y amplitud de las olas.

Clasificacin de convertidoresLos convertidores se clasifican dependiendo de su ubicacin y de suorientacin.

Segn su ubicacin pueden estar en la propia costa, cerca de sta, o en el

mar. En el caso de estar en la costa, pueden estar aislados o en dique. Si estncerca de la costa pueden estar apoyados en el fondo o flotando. Si estn enel mar, pueden estar flotando o sumergidos.

Segn su orientacin respecto a la direccin de las olas, los convertidorespueden ser:

Absorbedores puntuales, que son estructuras pequeas, de forma cilndrica,lo que hace que la direccin de la ola no importe. Generalmente secolocan agrupados en lnea.

Atenuadores, que se colocan paralelos a la direccin de avance del oleaje,por lo que la extraccin de la energa es progresiva y su exposicin a daoses menor.

Terminadores o totalizadores, que estn situados perpendicularmente a ladireccin de la ola y su objetivo es captar la energa de una sola vez.


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Convertidores en la costa

Columna de Agua Oscilante

Este dispositivo est construido en la

zona en la que rompen las olas. Generaelectricidad en un proceso que constade dos pasos:1) Cuando la ola entra en la columna,

empuja el aire que hay en su interiore incrementa la presin de dentro,haciendo que el aire pase por unaturbina.

2) Cuando la ola se retira, el aire vuelve a pasar por la turbina por ladisminucin de presin en el interior de la columna.

La turbina produce electricidad al girar.-Este sistema se est utilizando actualmente en la isla de Islay, Escocia,

debido a que all la energa del oleaje es muy fuerte.

Convertidor Tapchan

Consiste en un canal estrecho queabastece un embalse construido en unacantilado, como se muestra en eldibujo.

El estrechamiento del canal hace quelas olas aumenten su altura cuando seaproximan al acantilado. La energacintica de la ola se transforma enenerga potencial mientras el aguareposa en el embalse, y el agua se hacepasar a travs de una turbina Kaplanadyacente al embalse. Ventajas: El sistema tiene pocas partes mviles y bajos costes de

mantenimiento. Desventajas: No se puede implementar en todas las regiones costeras

por el requerimiento de mucha energa por parte de las olas.


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Convertidores en el mar

Convertidor Pelamis

Es un convertidor semisumergido y articulado y se

compone de secciones unidas por bisagras.La ola mueve las secciones, y provoca elbombeamiento de aceite mediante motoreshidrulicos. Estos motores a su vez estn conectados ageneradores de electricidad.

Convertidor Salter Duck

Es un dispositivo flotante y amarrado a su vez al fondomarino, que genera electricidad a partir delmovimiento acompasado de la parte flotante deldispositivo.

En el dibujo superior se muestra la boya que rota conel paso de las olas y en el inferior los amarres al fondomarino.

Archimides Wave Swing

Est anclado al fondo marino y est formado por dos

cilindros. Uno est fijado al suelo marino y otro hacede flotador, que se mueve verticalmente por efectode las olas. Simultneamente, los imanes, fijados enel cilindro superior, se mueven a lo largo de unabovina conforme el cilindro superior sube o baja.

Convertidor PowerBuoy

Este sistema se basa en el aprovechamiento delmovimiento vertical y pendular producido por las olas.

La energa cintica producida por la combinacin deambos movimientos es trasladada a una bombahidrulica que se sita en la parte inferior del cuerpo dela boya. Desde esta boya se bombea un fluido queacciona un motor hidrulico anclado en el fondomarino.

Este sistema incorpora sensores que hacen unseguimiento del rendimiento.


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Convertidor Wave Dragon

Este sistema est anclado al fondomarino. Transforma la energa potencialdel agua en energa elctrica. El agua

adquiere energa potencial cuandoentra en la balsa central, que llega auna elevacin de 2 a 3 metros de altitudsobre el nivel del mar.

Ventajas: Su construccin es sumamente simple. nicamente son mviles lasturbinas.

Convertidores undimotrices en el mundo

Tras haber observado los diferentes convertidores, hemos podido observar lacomplejidad que conlleva la explotacin de la energa undimotriz. Adems, latransformacin a energa elctrica conlleva unos costes econmicosimportantes.

nicamente pases como Estados Unidos, Rusia, China, Japn, Corea del Sur yalgunos pases europeos, como Gran Bretaa, han podido, siempre consubsidios, abastecer de energa elctrica a localidades costeras.

3.Ventajas e inconvenientes de laenerga undimotriz

Ventajas (obviando la de que es renovable y segura):Al igual que la mareomotriz, la energa undimotriz es silenciosa, la materiaprima que aprovecha tiene un coste bajo y se ahorra espacio terrestre.

Inconvenientes:Tiene inconvenientes muy similares a los de las centrales mareomotrices:conllevan una difcil instalacin, su impacto visual es importante, es

perjudicial para la flora marina y la fauna ictcola de la zona, la alta salinidadpuede producir corrosiones en las instalaciones, adems de que eltransporte de la energa elctrica generada es complejo y costoso.


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CONCLUSIONESTras elaborar el trabajo he sacado en claro que tanto la energa mareomotrizcomo la undimotriz se tratan de recursos con mucho potencial, dignos del

calificativo deenergas del futuro. Ambas se pueden aprovechar de diversasmaneras, sobre todo la undimotriz, haciendo uso de variados principios (comoel de Arqumedes).

Si echamos la vista atrs, cuando se potenci la energa elica en el siglo XX,se estaba apostando por una materia prima en muchas ocasionesimpredecible, como era el viento. Y, si, nos fijamos en el agua de mar, viendoque sus mareas tienen perodos fcilmente predecibles y amplitudes fijas, porqu habra de ser menos este tipo de energa?

Los gobiernos deberan considerar seriamente estas alternativas deproduccin energtica y as, no slo obtendran un abanico ms variado derecursos a partir de los cuales abastecer sus pases de energa, sino queadems estaran apostando por la sostenibilidad dado que no hara faltahacer tanto uso de la energa proveniente de centrales nucleares y trmicas.(Pues est claro que a da de hoy, prescindir completamente de estas energases imposible).


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BIBLIOGRAFAhttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_mareomotriz

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_undimotrizhttp://en.wikipedia.org/wiki/Wave_power

http://es.wikipedia.org/wiki/Convertidor_de_energ%C3%ADa_de_olas_Pelamis

http://es.wikipedia.org/wiki/Marea

http://es.wikipedia.org/wiki/Ola

http://www.slideshare.net/hcristhian/energa-maremotriz-olas-

maremotermica-y-minihidrohttp://www.ecodesarrollo.cl/descargas/Energia_mareomotriz.pdf

http://energias-renovables-y-limpias.blogspot.com.es/2012/08/ventajas-e-inconvenientes-de-la-energia-undimotriz.html

Libro: Fuentes de energa, renovables y no renovables Autores: Juan CarlosVega de Kuyper y Santiago Ramrez Morales. Editorial Alfaomega.
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