TALLER 12

EVOLUCION HISTORICA DE LA ENERGIA

Un poco de historia

El hombre, a lo largo de su historia evolutiva ha realizado mediante su propio esfuerzo físico actividades que consumían energía, apoyándose adicionalmente en los animales domésticos como los caballos, bueyes, etc. Hasta la llegada de la Revolución Industrial, la utilización de sistemas mecánicos para proporcionar energía se limitaban a los molinos de viento o de agua. Cualquier aplicación de estas tecnologías para la realización de trabajos resultaba de poco rendimiento

De las fuentes de energía, la primera y más importante de las utilizadas por el hombre fue la leña, gracias a la abundancia de bosques que proliferaban por todas partes del mundo. Otras fuentes puntuales solamente se utilizaban allí donde eran accesibles, tales como filtraciones superficiales de petróleo, carbón o asfaltos.

En la edad media comenzó a utilizarse la leña para fabricar carbón vegetal con cuyas menas se obtenían metales, y que posteriormente vendría a ser sustituido por el carbón mineral en los principios de la revolución industrial.

Durante el primer tercio del siglo XIX, aproximadamente hacia 1825-30, se pudo avanzar en la aplicación práctica de la máquina de vapor, que daría comienzo a la era contemporánea; se trataba de la primera herramienta que no utilizaba fuerzas o tracción de origen animal, y que comenzó a emplearse industrialmente. Junto con la llegada y desarrollo de los motores de combustión interna y la utilización del gas para calefacción y alumbrado, se produjeron grandes avances en la generación práctica de energía eléctrica.

A partir de la máquina de vapor se producirían cambios en la evolución tecnológica, económica y social, de niveles sorprendentes en comparación con toda la historia precedente.

La nueva sociedad que nació de la Revolución Industrial trajo también nuevas demandas de energía. Con la máquina de vapor aparecieron inventos revolucionarios que mejoraron los medios de transporte, como la locomotora que George Stephenson construyó en 1825.

Sin embargo, a pesar de que este sistema de locomoción era seguro y eficaz, consumía grandes cantidades de carbón para convertir la energía calorífica en mecánica; el rendimiento que producía era inferior a un 1%. Aún hoy día se consume gran cantidad de energía para producir un rendimiento muy inferior; por ejemplo, una central eléctrica que utilice carbón o petróleo rinde menos del 40%, y en el caso de un motor de combustión interna incluso menos del 20%. Esta pérdida de rendimiento es a causa de las leyes físicas; la energía que no utilizamos (o no somos capaces de aprovechar) no se pierde sino que se transforma; en los casos de combustión interna, por ejemplo, el resto de energía que no aprovechamos se disipa en forma de calor. Por ello, una lucha tecnológica constante es la de mejorar el rendimiento de las máquinas para aprovechar al máximo la energía.

La enorme demanda de carbón comenzó a declinar con la comercialización del petróleo y sus derivados. El número de compañías petrolíferas creció en proporción a los nuevos mercados que se crearon: transportes, energía, calefacción, etc. La búsqueda de yacimientos petrolíferos fue una constante ante las expectativas que se intuían. Oriente próximo se convirtió en una zona sensible, siendo Gran Bretaña la que estableció en Irán en 1941 el primer campo petrolífero.

La segunda guerra mundial generó grandes demandas de combustibles, siendo las empresas de Estados Unidos las que se expandieron con mayor éxito por todo el mundo; de hecho, en 1955 las dos terceras partes del petróleo del mercado mundial, salvo el bloque soviético y América del Norte, eran suministradas por cinco empresas de petróleo de Estados Unidos. A la vez, Oriente Próximo se convirtió en la mayor reserva de crudo del mundo.

En 1973 la creciente demanda de energía del mundo desarrollado sufrió una acusada crisis. Los países árabes productores de petróleo embargaron el suministro de crudo a Estados Unidos, y recortaron su producción, generando alarma entre todos los implicados, productores y consumidores. Una segunda crisis del petróleo se daría de nuevo en 1978 cuando fue destronado el Sha de Persia; la producción de Irán cayó a niveles mínimos. En 1980 el crudo se había revalorizado 19 veces en comparación con 1970.

Desde 1973 el precio del crudo ha ido en constante aumento, ante esa situación, los mercados que hasta entonces se habían consolidado en el petróleo y gas, dieron nuevas expectativas al carbón que había quedado rezagado, convirtiéndose en la alternativa en costes para las industrias, muy especialmente las centrales eléctricas. De esta forma el carbón comenzó a recuperar el mercado perdido.

Los átomos se pueden romper: Fisión Natural

 

Es la energía del átomo y se usa entre otras cosas para producir electricidad.

Para obtener electricidad de la energía nuclear, existe un proceso denominado fisión nuclear.

En este proceso se rompen núcleos atómicos y así se libera la energía contenida en su interior, ésta calienta agua y la transforma en vapor que mueve turbinas y genera electricidad. La cantidad de energía liberada por fisión nuclear es muy grande, pero peligrosa (recuerda el desastre de Chernobyl).

Tanto su generación, como su manejo y desechos presentan graves riesgos de contaminación letal por radiación, además la base mineral para obtenerla, el uranio, no es renovable.

Este sistema se usa en algunos países desarrollados y en otros más cercanos, por ejemplo en Argentina, para producir electricidad.     

 Aprovechamiento de la Energía Nuclear

Durante los últimos decenios, se han alcanzado logros importantes en campos de la energía y el medio ambiente, la medicina, la agricultura y la industria, entre otros, en los que se aplican ampliamente las tecnologías nucleares y de las radiaciones. Su utilización nos permite, por ejemplo, detectar, localizar, representar visualmente y medir lo que nuestros ojos no pueden ver; destruir células y gérmenes cancerígenos; localizar recursos hídricos, entre otros.

La energía Nuclear y La  Medicina

 Quizás el uso de las técnicas nucleares en los campos del diagnóstico, la obtención de imágenes y el tratamiento del cáncer sea el más conocido y ampliamente aceptado. De hecho, la medicina moderna no podría concebirse sin la radiología con fines de diagnóstico y la radioterapia. En el mundo industrializado occidental, estas técnicas se han vuelto corrientes, tan fiables y tan precisas que aproximadamente uno de cada tres pacientes es sometido a alguna forma de procedimiento radiológico terapéutico o de diagnóstico.

La Energía Nuclear y la Alimentación

Se ha desarrollado la técnica del empleo de las radiaciones ionizantes para la conservación de alimentos, ampliación de su período de consumo, y reducción de las pérdidas causadas por insectos después de la recolección. La técnica del tratamiento de alimentos con energía ionizante consiste en exponer los alimentos a una dosis de radiación gamma predeterminada y controlada. Esta técnica consume menos energía que los métodos convencionales y puede reemplazar o reducir radicalmente el uso de aditivos y fumigantes en los alimentos.

El proceso es frío, en consecuencia, los alimentos tratados conservan la frescura (pescado, frutas, verduras) y su estado físico (comestibles congelados o secos). La técnica elimina del alimento envasado los agentes causantes de su deterioro, como bacterias, hongos, insectos, etc., evitando la recontaminación.

La irradiación impide los brotes en tubérculos y raíces comestibles; impide la reproducción de insectos y parásitos; inactiva bacterias, esporas y mohos; y retrasa la maduración de frutas. Esta técnica es aceptada y recomendada por la FAO, OMS y el OIEA.

La energía nuclear y la Agricultura

La utilización de técnicas nucleares en el campo de la agricultura es de importancias primordial para el mundo en desarrollo.

Las técnicas radioisotópicas y de las radiaciones que se aplican en este campo pueden inducir mutaciones en las plantas para obtener las variedades de cultivos agrícolas deseadas.

Determinar las condiciones para optimizar el uso de los fertilizantes y del agua, y la fijación biológica del nitrógeno.

 La técnica permite calcular el total de nitrógeno que se ha fijado durante todo el período de crecimiento. Por este medio, pueden determinarse y seleccionarse para el mejoramiento genético leguminosas fijadoras de nitrógeno más eficiente con mayor rendimiento y contenido proteínico.

Erradicar o luchar contra las plagas de insectos. Esta técnica consiste en la esterilización de insectos machos criados en instalaciones, mediante la irradiación antes de incubación, y la posterior suelta de millones de insectos estériles en zonas infectadas. Al aparearse con los insectos hembras, no se produce descendencia, lo que va reduciendo gradualmente, y acaba por erradicar, la población de insectos.

Aumentar la variabilidad genética de las especies vegetales;

Reducir las pérdidas posteriores a la cosecha eliminando la germinación y la contaminación y prolongando el período de conservación de los productos alimenticios. El uso de la tecnología de las radiaciones para conservar los alimentos aumenta cada día en el mundo. En 37 países, las autoridades sanitarias y de seguridad de los alimentos han aprobado la irradiación de más de 40 clases de productos alimenticios, que van desde especias y granos hasta pollo deshuesado, frutas y vegetales.
 

Ayudar a determinar las rutas de los plaguicidas y los productos agroquímicos en el medio ambiente y en la cadena alimentaria.

la energía nuclear y la Industria

La utilización de los radioisótopos y radiaciones en la industria moderna es de gran importancia para el desarrollo y mejoramiento de los procesos, para las mediciones y la automatización y para el Control de Calidad. En la actualidad, casi todas las ramas de la industria utilizan radioisótopos y radiaciones en diversas formas. El empleo de medidores radioisotópicos de espesor es un requisito previo para la completa automatización de las líneas de producción de alta velocidad de hojas de acero o de papel. Los trazadores brindan información exacta sobre las condiciones de equipos industriales costosos y permiten prolongar su vida útil.

INCONVENIENTES DE LA ENERGIA NUCLEAR

Almacenamiento de residuos radiactivos

Riesgo de accidentes nucleares

Transporte de residuos radiactivos

Aumento de las enfermedades provocadas por la radiactividad

Contaminación de las personas que trabajan con energía nuclear

Contaminación radiactiva del entorno

Accidente nuclear

Accidentes en el transporte de residuos radiactivos

Recalentamiento de los ríos

¿CÓMO FUNCIONA UNA BOMBA NUCLEAR?

Sea cual fuere el sistema de funcionamiento de una bomba nuclear (fusión o fisión), una cantidad de masa se convierte en energía, la potencia sólo depende de la capacidad de la ingeniería para convertir más masa antes de que la reacción disperse la moléculas; en teoría la potencia es, por tanto, ilimitada.

Una bomba nuclear consiste básicamente en una esfera hueca de plutonio que no es lo suficientemente densa como para producir una reacción en cadena. En su interior se encuentra un mecanismo iniciador de neutrones, y el exterior se encuentra revestido de un material explosivo.

Para iniciar la explosión se disparan los detonadores que hacen que el material explosivo estalle de la manera más regular posible para que envíe una onda de choque esférica hacia el plutonio. Cuando esta impacta contra él lo comprime y reduce su volumen empujándolo hacia el centro de la esfera hasta que alcanza una densidad suficiente (supercrítica) y se dispara el iniciador de neutrones para comenzar la reacción en cadena que da lugar a la explosión nuclear.

¿Qué es un reactor nuclear?

Un reactor nuclear es un sistema que utiliza la fisión nuclear en cadena del uranio-235 de manera regulada y auto sostenida para obtener un flujo neutrónico utilizable en estudios de caracterización de materiales

El reactor funcionó durante 30 años con una potencia máxima de 10KW,

En 1965 se produjo una modernización a una potencia máxima de operación de 100 KW y el núcleo del reactor fue cambiado de placas de uranio-23

Es un reactor de investigación, a diferencia de aquellos reactores diseñados para producir energía eléctrica o reactores de potencia.
 ACTIVIDAD

1.      Realiza una breve historia de la energía y representa a través de un dibujo cada uno de estas etapas.

2.       A que hace referencia la energía nuclear.

3.      Que nombre recibe el proceso para obtener electricidad de la energía nuclear y como funciona.

4.      Cuál es la base mineral  para obtener energía nuclear.

5.      Cuales países actualmente utilizan la energía nuclear.

6.      Como utiliza en hombre hoy en día la energía nuclear en la medicina.

7.      Como utiliza el hombre hoy en día la  energía nuclear en la alimentación.

8.      Como utiliza el hombre hoy en día la energía nuclear en la agricultura.

9.      Como utiliza el hombre hoye en día la energía nuclear en la industria

10.   Que inconvenientes presenta la energía nuclear.

11.   Como funciona una bomba nuclar.

12.   Que es un reactor nuclear.

13.   Consulta sobre  Lacatástrofe de Chernóbil