Trabajo de Cs.Fisica

 

   ¿Qué es un molino de viento? 

    Se trata de una torre cilíndrica construida  con piedras del lugar, las cuales se unían a base de cal y arena. 

   

 

Esta edificación suele tener una puerta en el piso inferior y varias ventanas en la parte superior. 

    

 

    Las paredes del interior se recubrían con yeso.  Tenía una escalera de caracol  que unía los tres pisos  y que se apoyaba en la pared

     

¿Para qué sirve un molino de viento?

    

 

 

 

  Es una máquina, un artefacto o un ingenio mecánico cuyo fin es aprovechar la energía del viento utilizando unas aspas con lonas. Éstas,  que están acopladas o unidas a un eje, transmiten dicha energía hacia unas piedras cilíndricas y la transforman de este modo  en trabajo útil.

 

   ¿Qué hay dentro de un molino de viento?

       En su interior aloja una maquinaria para moler compuesta por dos piedras cilíndricas.  Una de ellas esta fija y sobre ella gira otra produciéndose un frotamiento entre ambas al estar superpuestas

    

 

  Para que este frotamiento se produzca se necesita una fuerza motriz, que puede ser el agua, el viento, la electricidad, u otra cualquiera. En nuestro caso es el viento.

     

 

   También se necesita un mecanismo que transmita esa energía hacia las piedras. Esa era la función de las aspas y de otras piezas de madera.

                                                                          

 

                                                                    Informacion de Molinos Antiguos

 

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El molino de viento en la aldea de CholticeEl molino de viento en la aldea de Choltice La historia de los molinos de viento se remonta siglos atrás. En Europa se extendieron mayormente en los tiempos de las cruzadas, aunque fueran conocidos ya en la antigüedad. Mientras tanto, en las Tierras Checas, los molinos de viento comenzaron a ser construidos en el siglo XIII, siendo utilizados para moler el trigo. La primera mención escrita sobre un molino de viento en estas latitudes data de 1277, tratándose de un molino que se encontraba en las inmediaciones del monasterio de Strahov, en Praga. Éste, sin embargo, no llegó a conservarse hasta la actualidad.

En Holanda los molinos de viento se extendieron pronto por todo el país gozando de amplia popularidad, mientras que en las Tierras Checas había más molinos de agua. Hasta el presente se han conservado en la República Checa sólo once molinos de viento, encontrándose su mayoría en Moravia. Es por ello que fueron incluidos en el Patrimonio Nacional.

El molino de viento en MoraviaEl molino de viento en Moravia Uno de los molinos de viento se encuentra en la aldea de Rymice, cerca de la ciudad de Kromeríz, en la zona central de Moravia.

"Este molino data del siglo XVII. Antiguamente el molino se encontraba en otro pueblo, pero fue trasladado a Rymice, donde en el siglo XX fue acordado crear un museo al aire libre de la arquitectura popular", señala Vladimír Marek, administrador del museo de Rymice.

Vladimír Marek explica que la mayoría de los componentes del molino son originales, siendo todos de madera.

"El molino es giratorio, lo que facilitaba aprovechar toda corriente de aire que se presentara. Por suerte, en esta zona de Moravia, que es mayormente plana, los fuertes vientos nunca han escaseado", indica Vladimír Marek.

El molino de viento en MoraviaEl molino de viento en Moravia El hecho de que en pocas zonas del país tengan lugar suficientes días de viento fuerte, que facilitara explotar ese tipo de molinos, había sido en el pasado una de las razones de la escasez de los molinos de viento en Tierras Checas. De los existentes, algunos habían sido utilizados para moler trigo hasta principio del siglo XX. Los que se conservaron sirven hoy en día como monumento técnico, haciendo recordar a los visitantes los viejos tiempos.

"El trabajar en un molino tenía su encanto. Cuando el molino se ponía en marcha y el trigo comenzaba a molerse, el molinero y sus ayudantes tenían tiempo para charlar. Y no sólo para eso, aquí en el molino de Rymice hay una pequeña habitación con mesa y sillas que servía para el descanso y en ella se conservan varios jarrones de barro para cerveza o vino. O sea, que el tiempo aquí era aprovechado de manera muy agradable, al parecer", afirma Vladimír Marek, administrador del Museo de la arquitectura popular en la aldea morava de Rymice.

La mayoría de los molinos de viento conservados en la República Checa son de madera, aunque hay también algunos de tipo holandés, hechos de piedra. Una pequeña parte está en manos privadas, tratando sus propietarios de reconstruir la obra técnica para que fuese posible volver a moler trigo en ella. Se pretende más bien presentar esos molinos como una atracción turística, pero no se cuenta con utilizarlos para fines industriales.

 

                                                 

  1. Energía Solar

 energía solar es la energía producida por el sol y que es convertida a energía útil por el ser humano, ya sea para calentar algo o producir electricidad (como sus principales aplicaciones).

Cada año el sol arroja 4 mil veces más energía que la que consumimos, por lo que su potencial es prácticamente ilimitado.

La intensidad de energía disponible en un punto determinado de la tierra depende, del día del año, de la hora y de la latitud. Además, la cantidad de energía que puede recogerse depende de la orientación del dispositivo receptor.

Actualmente es una de las energías renovables más desarrolladas y usadas en etodo el mundo.

¿De qué manera convertimos la energía solar en energía útil para su uso cotidiano?.

Esta energía renovable se usa principalmente para dos cosas, aunque no son las únicas, primero para calentar cosas como comida o agua, conocida como energía solar térmica, y la segunda para generar electricidad, conocida como energía solar fotovoltaica.

Los principales aparatos que se usan en la energía solar térmica son los calentadores de agua y las estufas solares.

Para generar la electricidad se usan las células solares, las cuales son el alma de lo que se conoce como paneles solares, las cuales son las encargadas de transformarla energía eléctrica.

Sus usos no se limitan a los mencionados aquí, pero estas dos utilidades son las más importantes. Otros usos de la energía solar son:

  • Potabilizar agua
  • Estufas Solares
  • Secado
  • Evaporación
  • Destilación
  • Refrigeración

Como podrás ver los usos que se le pueden dar son muy amplios, y cada día se están descubriendo nuevas tecnologías para poder aprovecharla mejor.

 

 

 

  •                            Energia hidraulica
  •  

 · Energía hidráulica  energía que se transforma de la caída del agua desde cierta altura a un nivel inferior lo que origina el movimiento de ruedas hidráulicas o turbinas. La hidroelectricidad es un recurso natural disponible en las zonas que disponen de  suficiente cantidad de agua. Su progreso requiere construir pantanos, presas, canales de derivación, y la implantación de grandes turbinas y equipamiento para producir electricidad. Todo ello supone la inversión de grandes sumas de dinero, por lo que no se considera competitiva en regiones donde el carbón o el petróleo son baratos, aunque el importe de mantenimiento de una central térmica, debido al combustible, sea más caro que el de una central hidroeléctrica. Sin embargo, el peso de las consideraciones medioambientales centra la importancia de estas fuentes de energía renovables

 

 

Desarrollo de la energía hidroeléctrica

 

 

 

 

 

La primera central hidroeléctrica se fundó en 1880 en Northumberland, Gran Bretaña. El renacimiento de la energía hidráulica se originó por el desarrollo del generador eléctrico, seguido del desarrollo de la turbina hidráulica y debido a la  crecida de la demanda de electricidad a principios del siglo XX. En 1920 las centrales hidroeléctricas generaban ya una parte importante de la fabricación total de electricidad.

 

La tecnología de las principales instalaciones  ha permanecido igual durante el siglo XX. Las centrales dependen de un gran embalse de agua contenido por una presa. El caudal de agua se verifica y se puede continuar casi constante. El agua se empuja por unos conductos o tuberías forzadas, comprobados con válvulas y turbinas para adaptar el flujo de agua con respecto a la petición de electricidad. El agua que penetra en la turbina pasa por los canales de descarga. Los generadores están ubicados justo encima de las turbinas y acoplados con árboles verticales. El diseño de las turbinas depende del caudal de agua; las turbinas Francis se emplean para caudales grandes y saltos medios y bajos, y las turbinas Pelton para grandes saltos y pequeños caudales.

 

 

 

 

 

                                                                                     Energia Nuclear

 

 

 

 

Tipos de energía nuclear:

Como hemos dicho antes, hay dos formas de obtener energía en un proceso nuclear: FISION y FUSION

    FISIÓN:

 

Es el utilizado actualmente en las centrales nucleares. Cuando un átomo pesado (como por ejemplo el Uranio o el Plutonio) se divide o rompe en dos átomos más ligeros, la suma de las masas de estos últimos átomos obtenidos, más la de los neutrones desprendidos es menor que la masa del átomo original, luego se verifica la fórmula de Albert Einstein E=MC2, con lo que se desprende Energía. Para romper un átomo, se emplea un neutrón (ya que es neutro eléctricamente, y no es desviado de su trayectoria), que se lanza contra el átomo a romper, por ejemplo, Uranio. Al chocar el neutrón, el átomo de Uranio-235 se convierte en Uranio-236 durante un brevísimo espacio de tiempo, pues tiene un neutrón más que es el que ha chocado con él, siendo este último átomo sumamente inestable, dividiéndose en dos átomos diferentes y más ligeros que el Uranio-236 (por ejemplo Kriptón y Bario; o Xenon y Estroncio), desprendiendo 2 ó 3 neutrones (los neutrones desprendidos, dependen de los átomos obtenidos, nosotros tomamos como ejemplo 3 neutrones, pero puede que solo se desprendan 2. En caso de obtener Bario y Kriptón, se desprenden 3 neutrones; mientras que si se obtiene Xenon y estroncio, solo se liberan 2 neutrones), y liberando energía. Estos 3 neutrones, vuelven a chocar con otros 3 átomos de Uranio-235, liberando en total 9 neutrones, energía y otros dos átomos más ligeros, y así sucesivamente, generando de esta forma una reacción en cadena.   Como se puede comprobar, en cada reacción sucesiva, se rompen 3n-1 átomos, donde n es 1º, 2º, 3º, 4º, ., reacción. De esta forma, donde más energía se libera es al final, ya que se rompen gran cantidad de átomos, según la relación 3n-1, liberándose gran cantidad de energía.  

Fision Nuclear del atomo de Uranio-235, liberandose 2 neutrones, Xenon, Estroncio y Energia

Fision Nuclear del atomo de Uranio-235, liberandose 2 neutrones, Xenon, Estroncio y Energia

Fision Nuclear del atomo de Uranio-235, liberandose 3 neutrones, Kripton, Bario y Energia

Reaccion en cadena de fision Nuclear del atomo de Uranio-235, liberandoes 3 neutrones, Kripton, Bario y energia.

 

 

    En las centrales nucleares, el proceso que se controla es el final, ya que en ellas, se genera energía de forma lenta, pues de lo contrario el reactor se convertiría en una bomba atómica, debido a que la mayor parte de la energía se libera al final, como hemos expuesto anteriormente. El proceso básico es el siguiente:       Las barras de Uranio enriquecido al 4% con Uranio-235, (recordamos que el Uranio natural es el U-238, y el que es fisionable es el     U-235, que es un 0.71% del Uranio que se encuentra en la naturaleza, de ahí que solo un pequeño porcentaje del Uranio se aproveche y se requieran grandes cantidades de este para obtener una cantidad significativa de U-235. El U-238 no es fisionable, ya que es un átomo estable, y al romperlo, no habría diferencia de masa, y no se obtendría energía, cosa que con el U-235 sí se obtiene, al ser inestable.) se introducen en el reactor, y comienza un proceso de fisión. En el proceso, se desprende energía en forma de calor. Este calor, calienta unas tuberías de agua, y esta se convierte en vapor, que pasa por unas turbinas, haciéndolas girar. Estas a su vez, giran un generador eléctrico de una determinada potencia, generando así electricidad, al igual que con una dínamo de bicicleta, solo que estas turbinas y el generador, son muy grandes. Lógicamente, no se aprovecha toda la energía obtenida en la fisión, y se pierde parte de ella en calor, resistencia de los conductores, vaporización del agua, etc. Los neutrones son controlados para que no explote el reactor mediante unas barras de control (generalmente, de Carburo de Boro), que al introducirse, absorben neutrones, y se disminuye el número de fisiones, con lo cual, dependiendo de cuántas barras de control se introduzcan, se generará más o menos energía. Normalmente, se introducen las barras de tal forma, que solo se produzca un neutrón por reacción de fisión, controlando de esta forma el proceso de fisión. Si todas las barras de control son introducidas, se absorben todos los neutrones, con lo cual se pararía el reactor. El reactor se refrigera, para que no se caliente demasiado, y funda las protecciones, convirtiéndose en una bomba atómica, incluso cuando este esté parado, ya que la radiación hace que el reactor permanezca caliente.   En el siguiente esquema, se muestra cómo trabaja una central nuclear, según lo explicado anteriormente:  

 

ciclo nuclear
  Como curiosidad, en la fotografía de a continuación, aparece el plano de una central nuclear, que verifica el esquema anterior. Como se puede observar, una planta nuclear tiene más elementos de los que parece.
          
 
Plano de una Central Nuclear
  Más adelante, hablaremos de los peligros que representa actualmente la Fisión Nuclear (radiación, residuos, etc.), así como de los sistemas de seguridad mínimos que debe tener una central nuclear.  
    FUSIÓN:  
La fusión nuclear, está actualmente en líneas de investigación, debido a que todavía hoy no es un proceso viable, ya que se invierte más energía en el proceso para que se produzca la fusión, que la energía obtenida mediante este método.
La fusión, es un proceso natural en estrellas, produciéndose reacciones nucleares por fusión debido a la elevadísima temperatura de estas estrellas, que están compuestas principalmente por Hidrógeno y Helio. El hidrógeno, en condiciones normales de temperatura, se repele entre sí cuando intentas unirlo (fusionarlo) a otro átomo de hidrógeno, debido a su repulsión electrostática. Para vencer esta repulsión electrostática, el átomo de hidrógeno debe chocar violentamente contra otro átomo de hidrógeno, fusionándose, y dando lugar a Helio, que no es fusionable. La diferencia de masa entre el átomo obtenido y el original es mayor que en la fisión, liberándose así una gran cantidad de energía (muchísimo mayores que en la fisión). Estos choques violentos, se consiguen con una elevada temperatura, que excita los átomos de hidrógeno, y se mueven muy rápidamente, chocando unos contra otros.
La primera reacción de fusión realizada por el ser humano, tuvo origen militar, con una bomba termonuclear (o también llamada bomba-H o de Hidrógeno), que para obtener la temperatura adecuada (casi la del Sol, unos 20 millones de grados centígrados), se utilizó una bomba atómica. Esta bomba termonuclear libera grandes cantidades de energía. Las bombas termonucleares actuales, alcanzan los 60 megatones (equivalente a 60 millones de toneladas de explosivo TNT), lo cual puede arrasar todo lo que haya en un radio de 40 ó 50 Kilómetros a la redonda, eso si incluir la radiación electromagnética y la onda expansiva, así como la lluvia ácida.

 

 

 

Ventajas de la Energía Nuclear:

La energía nuclear, genera un tercio de la energía eléctrica que se produce en la Unión Europea, evitando así, la emisión de 700 millones de toneladas de CO2 por año a la atmósfera. Esta cifra equivale a que todos los coches que circulan por Europa, unos 200 millones, se retiren de las calles. A escala mundial, en 1.996, se evitó la emisión de 2,33 billones de toneladas de
CO2 a la atmósfera, gracias a la energía nuclear.
Por otra parte, también se evitan otras emisiones de elementos contaminantes que se generan en el uso de combustibles fósiles. Tomemos como ejemplo, la central nuclear española Santa María de Garoña, que  ha evitado que se descargue a la atmósfera 90 millones de toneladas de CO2, 312.000 toneladas de NOx, 650.000 toneladas de SO2, así como 170.000 toneladas de cenizas, que contienen a su vez más de 5.200 toneladas de arsénico, cadmio, mercurio y plomo.

    Los vertidos de las centrales nucleares al exterior, se pueden clasificar como mínimos, y proceden, en forma gaseosa  de la chimenea de la central, pero se expulsan grandes cantidades de aire, y poca de radiactividad; y en forma líquida, a través del canal de descarga.
Por su bajo poder contaminante, las centrales nucleares, frenan la lluvia ácida, y la acumulación de residuos tóxicos en el medio ambiente. Como dato: una central nuclear no puede verter a la atmósfera más de 3 curios/año, según la normativa vigente         (1 CURIO = 37.000 millones de desintegraciones por segundo = radiactividad de 1 gramo de Radio).

    Además, se reducen el consumo de las reservas de combustibles fósiles, generando con muy poca cantidad de combustible (Uranio) muchísima mayor energía, evitando así gastos en transportes, residuos, etc.
 
 

CONSUMOS Y RESIDUOS DE URANIO, CARBÓN Y FUEL-OIL
PARA UNA CENTRAL TIPO 1.000 MW

 

COMBUSTIBLE
 CARBÓN 
FUEL-OIL 
NUCLEAR
Consumo medio por Kw/hora
380 gr.
230 gr.
4,12 mg. Uranio
Consumo Anual
2,5 millones de toneladas
1,52 millones de toneladas
27,2 toneladas
Transporte anual 66 barcos de 35.000 toneladas o 23.000 vagones de 100 toneladas 5 petroleros de 300.000 toneladas + oleoductos
3 ó 4 camiones
CO2, millones de toneladas
7,8
4,7
cero
SO2, toneladas
39.800
91.000
cero
NO2, toneladas
9.450
6.400
cero
Cenizas de filtros, toneladas
6.000
1.650
cero
Escorias, toneladas
69.000
despreciables
cero
Cenizas volantes, toneladas
377.000
cero
cero
Radiación: gases, Curios/año
0,02-6
0,001
1,85
Radiación: líquido, Curios/año
cero
cero
0,1
Radiación: sólidos
despreciable
cero
13,5 m3,(alta)
493 m3, (media y baja)