1. Tema 2: Energías no renovables
UNIDAD
UNIDAD 1: ENERGÍA

3. 0.- Introducción
La Revolución Industrial del s. XIX fue posible gracias al carbón, que permitió el desarrollo de:
• nuevos sistemas de transporte como el tren de vapor
• la mecanización de algunas actividades productivas
Tiempo de las energías NO RENOVABLES
• Las reservas de carbón tienen menos de 200 años de vida,
• El petróleo se agotará dentro de los próximos 40 años
• Las reservas de gas natural no tardarán más de 65 años en desaparecer
Por todo ello, la Unión Europea insta a sus países
miembros al desarrollo de fuentes energéticas alternativas
y renovables, habiéndose acordado que en el año 2020 el
20% de la producción energética debe tener su origen en
fuentes renovables.
REVOLUCION INDUSTRIAL y FUENTES DE ENERGÍA

4. 1. Energías no renovables
CARACTERÍSTICAS
• Se encuentran en la naturaleza con una distribución geográfica irregular.
• Al ritmo actual de consumo, se agotarán en un tiempo limitado.
• La mayor parte de la energía que se produce se obtiene de estas fuentes.
• Las principales no renovables son los combustibles fósiles.
Los combustibles fósiles proceden de restos vegetales y
de otros organismos vivos que en tiempos remotos
fueron sepultados y transformados por la acción de
microorganismos en unas condiciones de temperatura y
presión adecuadas.
Según su antigüedad y el proceso de transformación se
generaron:
• combustibles sólidos (carbón)
• líquidos (petróleo)
• gaseosos (gas natural)

5. 1.1. El carbón
PROCESO DE FORMACIÓN
Se formó cuando, hace unos 300 millones de años, extensas masas vegetales de
helechos gigantes morían y quedaban sepultados en los pantanos en los que
vivían.
Posteriormente nuevos sedimentos los cubrían y, por la acción combinada de
presión y temperatura, la materia orgánica se fue convirtiendo en carbón.
TIPOS DE CARBÓN
Depende de su antigüedad, las presiones y las temperaturas de formación:
Antracita
Hulla
Lignito
Turba

6. Extracción del carbón
Distinto tipo de minas, dependiendo de donde se encuentra situado el filón:
Pozos: son galerías muy profundas, perpendiculares a la superficie
En declive: parecidas a las anteriores, pero la menor profundidad de la veta
Galerías: filón de mineral se aflora en superficie (laderas de monte).
A cielo abierto: son las más rentables de explotar y es cuando el mineral se
encuentra muy cerca de la superficie

7. Carbón de coque
•No es un carbón natural: se obtiene sometiendo la hulla a un proceso de
destilación y calentándola fuertemente en hornos cerrados para aislarla del aire.
•Carbón liviano y poroso con un poder calorífico de 3000 Kcal/kg
•Indispensable en los altos hornos para la fabricación de acero,
•Se utiliza también para calefacción en núcleos urbanos porque su combustión
desprende muy poco humo y disminuye la contaminación.

9. 1.2. El petróleo
PROCESO DE FORMACIÓN
A partir de la descomposición de restos de animales y algas microscópicas
acumulados en terrenos sedimentarios, generalmente en los lechos de mares y lagos.
Estas deposiciones de materia orgánica se fueron cubriendo, con el paso del
tiempo, con capas de sedimentos que la sepultaron.
En estas condiciones de presión, temperatura y falta de oxígeno, los restos orgánicos
se fueron transformando en hidrocarburos.
CONDICIONES DEL TERRENO
roca madre porosa que actúe a
modo de esponja; en ella se
forman los hidrocarburos.
roca impermeable que impide
la migración del petróleo a la
superficie
bolsa de petróleo acumulación
bajo la roca impermeable de
donde se extrae
comercialmente el petróleo.

10. Destilación fraccionada
El petróleo no se usa tal como se extrae de
la naturaleza sino que es necesario separar
sus componentes que van a tener usos
específicos distintos.
El petróleo caliente a unos 400ºC, asciende
por la torre de destilación; todas las
sustancias pasan como vapores a la
cámara superior algo más fría y en ella se
condensan las fracciones más pesadas que
corresponden a los aceites lubricantes.
Así sucesivamente los distintos
hidrocarburos con puntos de ebullición
diferentes, van ascendiendo por la torre y
se van separando a medida que van
atravesando las distintas bandejas de
condensación.

11. 2. Centrales térmicas convencionales
Una central térmica (o termoeléctrica) es una instalación en la que se
transforma la energía química de los combustibles fósiles en energía
eléctrica.
Las centrales termoeléctricas convencionales emplean como combustible
carbón, fuel o gas natural.
Este tipo de centrales son las más económicas y rentables, por lo que su
uso está muy extendido, a pesar de que están siendo muy criticadas por su
elevado impacto medioambiental .

12. 2.1.- Esquema de funcionamiento
La producción de energía eléctrica en la central consiste en:
•Generar vapor de agua en la caldera.
•Con el vapor de agua, hacer girar la turbina obteniendo
energía mecánica de rotación.
•Transformar esta energía mecánica de rotación en energía
eléctrica por medio de un generador.

15. VENTAJAS INCONVENIENTES
Las más baratas de construir. Combustibles fósiles generan emisiones
Producen una gran cantidad de energía. de gases (efecto invernadero CO2 y óxidos de azufre y nitrógeno
la lluvia ácida).
Las centrales de ciclo combinado de gas
Combustibles fósiles fuente de energía
natural son mucho más eficientes.
finita.
Sus emisiones pueden alterar el
microclima local.
Afectan a los ecosistemas fluviales por
vertidos de agua caliente en estos.
Su rendimiento es bajo (alrededor del 30% de la
energía liberada en la combustión se convierte en electricidad).
Son difíciles de regular, ya que presentan una
gran inercia a la conexión y a la desconexión.

16. 2.2. Impacto ambiental
Las partículas contaminantes dependen del combustible utilizado:
• la combustión de carbón provoca la emisión de partículas y óxidos de
azufre y nitrógeno (según la composición del carbón utilizado).
• en las que utilizan fueloil, la emisión de contaminantes es menor, aunque
emiten hollines ácidos
• si el combustible es gas, estas emisiones son prácticamente nulas.
Tanto el CO2 como las partículas
contaminantes son emitidas a la atmósfera
a través de una chimenea de poco diámetro y
gran altura (llegan a los 300 m)
El vapor de agua se evacua a la atmósfera
en las torres de refrigeración.

17. 2.3. Centrales térmicas en España
La mayor parte de ellas está en zonas donde hay yacimientos de carbón.

18. 3. Energía nuclear
Se caracteriza por:
• Producir una gran cantidad de energía eléctrica.
• Generar residuos nucleares, muy difíciles de tratar.
• No producir contaminación atmosférica.
Existen dos tipos de reacciones nucleares:
1. Reacción nuclear de fisión
Es una reacción en la que los núcleos de ciertos elementos químicos pesados
(uranio-233, uranio-235 y plutonio-239) se rompen (fisión) en dos núcleos más
ligeros por el impacto de un neutrón sobreexcitado, liberando una gran cantidad
de energía térmica y quedando libres dos o tres neutrones energizados (provocan
reacción en cadena).

19. 2. Reacción nuclear de fusión
Es una reacción que consiste en la unión (fusión) de dos núcleos de elementos
ligeros, deuterio y tritio (isótopos del hidrógeno).
El fin de esta unión es formar un núcleo, de helio, más pesado y
estable, liberándose una gran cantidad de energía térmica.
Mismo fenómeno que se produce en la superficie solar y en las estrellas.
El problema que presenta la fusión es puramente tecnológico:
Desarrollo de nuevos materiales capaces de confinar este tipo de reacciones en las
que se pueden alcanzar millones de grados centígrados.
Este tipo de generación de energía está actualmente en fase de desarrollo.
http://www.visionlearning.com/library/module_viewer.php?mid=59&l=s

20. 4. Centrales nucleares
Una central nuclear es una central térmica
en la que no existe una caldera que queme
combustible
La aportación de energía térmica proviene de
un reactor nuclear atómico en el que se
encuentran las pastillas de combustible.
El reactor nuclear es una instalación capaz
de iniciar, mantener y controlar las reacciones
de fisión en cadena, y que está dotado de los
medios adecuados para transferir el calor
generado.

23. Reactor de agua a presión (PWR)
Es el tipo de reactor más común en el mundo para generar energía eléctrica, y
para la propulsión naval.
1. Vasija del reactor
2. Pastillas de combustible
3. Varillas de control
4. Regulador de las varillas
de control
5. Presurizador
6. Generador de vapor
7. Bomba del circuito primario
8. Circuito secundario, vapor
de agua
9. Agua condensada
10. Turbina de alta presión
11. Turbina de baja presión
12. Alternador
13. Excitatriz
14. Condensador
El reactor está constituido por dos circuitos 15. Agua de refrigeración
16. Bomba del circuito
completamente aislados y sólo el circuito primario secundario
está en contacto con la vasija del reactor, por lo que 17. Precalentador
18. Bindaje
si existiese alguna fuga de material radiactivo ésta 19. Bomba del circuito de
quedaría confinada al circuito primario y no podría refrigeración.
acceder al grupo de turbinas ni al condensador.

24. Reactor de agua en ebullición (BWR)
1. Vasija del reactor
2. Barras de combustible
3. Varillas de control
4. Conductos de refrigeración
del reactor
5. Varillas de control
6. Vapor de agua
7. Agua condensada
8. Turbina de alta presión
9. Turbina de baja presión
10. Generador
11. Excitatriz
12. Condensador
13. Agua de refrigeración
14. Precalentador
15. Bomba de agua
La ventaja de este tipo de reactores es que los 16. Bomba del circuito de
refrigeración
costes de construcción son comparativamente 17. Blindaje
bajos.El 25% de las centrales nucleares que existen
son de este tipo.

25. 4.1. Gestión de residuos radiactivos
Los residuos radiactivos contienen elementos radiactivos que no tienen utilidad, y son
generados:
•Como subproductos de la fisión nuclear.
•Durante el proceso de fabricación de combustible para los reactores.
•Durante el proceso de fabricación de armas nucleares.
•En las aplicaciones médicas como la medicina nuclear o la radioterapia.
Inferior a 30 Almacenamientos
Residuos de baja actividad Gamma o beta reducidos
años superficiales
Gamma o beta con niveles superiores a los Inferior a 30 Almacenamientos
Residuos de media actividad
residuos de baja actividad años superficiales
Residuos de alta actividad o alta Alfa, beta o gamma que superen los niveles Supera los Almacenamientos
vida media de los residuos de media actividad 30 años geológicos profundos
Los residuos de baja y media radiactividad son introducidos en bidones sellados
mezclados con hormigón.
Primero se almacenan en instalaciones de la propia central, para después
depositarlos en un almacén de residuos radiactivos.
Los residuos de alta actividad se almacenan provisionalmente en piscinas de
hormigón en las propias centrales, para posteriormente procesarlos, procurando
recuperar el material que pueda ser reutilizado.
Los desechos definitivos son encapsulados herméticamente, mezclados con vidrio
fundido y depositados en minas profundas y estables.

26. 4.2. La energía nuclear en España
La nuclear aporta cerca del 30% de la electricidad
Fábrica de combustible nuclear en Juzbado (Salamanca)
Centro de almacenamiento de residuos radiactivos de baja y media
actividad en El Cabril (Córdoba).