INSTITUTO TECNOLÓGICO DE DURANGO

Departamento de Ingeniería Química

“Energías alternativas (Hidráulica, Geotérmica y Biomasa”

UNIDAD # 5

Materia: Ingeniería Ambiental

Catedrático: Dra. Ma. Adriana Martínez Prado

Nombre Alumno (s)

Cavazos Rodríguez Deyanira Alexandra

De La Rosa Sánchez Karla Lorelehy

Morales Piedra María Fernanda

Rodríguez Zamora Jessica Lizeth

Romero Simental Manuel

Várelas Hernández Gerardo Humberto

# control:

13041301

13041304

13041329

13041341

13041342

13041351

Durango, Dgo., a 9 de Junio de 2015

Índices

EQ #5 (NARGONES) ii

Í N D I C E

ÍNDICE GENERAL ii

ÍNDICE DE TABLAS iii

ÍNDICE DE FIGURAS iii

1. INTRODUCCIÓN 4

2. DESARROLLO 5

3. COMENTARIOS 14

4. BIBLIOGRAFÍA 14

Índices

EQ #5 (NARGONES) iii

ÍNDICE DE TABLAS

TABLA página

1 Principales centrales hidroeléctricas en México 6

2 Fuentes para la generación de biomasa 11

ÍNDICE DE FIGURAS

FIGURA página

1 Molino de agua

5

2 Central Hidráulica

5

3 Géiser

7

4 Producción de energía geotérmica

8

5 Principales centrales geotérmicas en México

9

6 Ciclo de la biomasa

10

7 Incendios en los bosques

11

8 Fuentes de generación de la biomasa

12

“Energías alternativas” Ingeniería Ambiental

EQ #5 (NARGONES) 4

1. INTRODUCCIÓN

El desarrollo de nuevas tecnologías ha implementado mejoras continuas en el

ambiente al reducir las miles de toneladas de gases de efecto invernadero que se

producen hacia la atmosfera. El papel de las energías renovables y bioenergía

no pueden pasar desapercibidas hoy en día.

Aprovechar los recursos que la naturaleza nos brinda como corrientes de aire,

energía cinética del agua, radiación solar, así como el uso de productos obtenidos

a partir de la materia orgánica permite un mundo más sustentable y ayudan

amortiguar los grandes daños que ambientales.

El ingenio mexicano ha demostrado sus cualidades al crear centrales

hidroeléctricas que producen en promedio 750 MW de electricidad lo que

equivale a mantener encendidos 25 millones de focos ahorradores al mismo

tiempo. Así mismo se han realizado humeros, con la utilización de vapor.

La clave está en hacer valer los residuos que generamos en nuestras actividades

como el estiércol producido en una granja, la paja generada después de cosechar

algún cultivo, o el suelo que contiene alto contenido de energía.

Nuestro territorio forma parte del llamado "cinturón solar" que lo ubica entre los

principales países con un alto potencial solar, con lo que podría generar grandes

cantidades de energía para autoabastecimiento y exportación al utilizar paneles

fotovoltaicos o solares.

El presente documento tiene como objetivo dar a conocer el funcionamiento de las

energías hidráulica, geotérmica y biomasa. El papel que juega México en la

producción de electricidad con dichas energías y las principales centrales de

producción eléctrica en el país.

“Energías alternativas” Ingeniería Ambiental

EQ #5 (NARGONES) 5

2. DESARROLLO

Energía Hidráulica

La energía hidráulica también conocida como energía

hídrica, es aquella con la cual se genera energía

eléctrica a partir de la energía cinética y potencial de

una corriente de agua. Destaca dentro de las energías renovables y es

considerada una energía verde o limpia, siempre y

cuando su impacto al medio ambiente sea

despreciable. El aprovechamiento de esta energía ha

existido desde siglos atrás, un ejemplo a pequeña

escala de esto son los molinos de agua o hidráulicos.

Una central hidráulica es donde se genera la electricidad: para ello se toma la

energía de un flujo de agua a su cauce natural con desnivel. El agua es

conducida a la turbina y su fuerza hace girar las aspas, aquí la energía potencial

del agua es convertida a energía cinética y posteriormente transformada a

energía mecánica, finalmente el generador la transforma a energía eléctrica para

su distribución por líneas de transmisión.

Para esto se requiere la instalación de equipo electro-mecánico: turbina,

generador eléctrico y transformador. Dicha instalación debe de estar debajo del

fondo de la

base de la

cortina de

la presa

para

aprovechar

la energía

potencial

del agua.

Imagen 1. Molino de agua

Figura 2. Central Hidráulica

“Energías alternativas” Ingeniería Ambiental

EQ #5 (NARGONES) 6

PRINCIPALES CENTRALES HIDROELÉCTRICAS EN MÉXICO CFE 2014

´

La Yesca

Producción 750 MW

220 m altura y 640 m largo

Capacidad de 1392 hm3

Ubicación: Nayarit delimitación con Jalisco

El Cajón

Producción 750 MW

186 m altura

Capacidad de 2282 hm3

Ubicación: Santa María del Oro Nayarit delimitación con Jalisco

Aguamilpa Ubicada en Tepic, Nayarit

Inicio en 1994

Capacidad de 960MW

Altura de 186 m

Capacidad de 5540 ℎ𝑚3

Chicoasén Ubicada en Tuxtla Gutiérrez, Chiapas.

Inicio sus operaciones en 1980

Genera 2400 MW

Capacidad de 1376 ℎ𝑚3

Infiernillo Ubicada en el cauce del Rio balsas

Inicio en 1994

Capacidad de 1120 MW

Altura de 151.5 m

Capacidad de 9340 ℎ𝑚3

Malpaso Ubicada en el cauce del Río Grijalva

Inicio en 1966

Capacidad de 1800 MW

Altura de 138 m

Capacidad de 9605 ℎ𝑚3

Tabla 1. Principales centrales hidroeléctricas en Mexico

“Energías alternativas” Ingeniería Ambiental

EQ #5 (NARGONES) 7

Energía Geotérmica

La energía geotérmica es una energía renovable que aprovecha el calor de las

capas de la tierra para generar energía eléctrica de forma ecológica. La energía

geotérmica, una de las fuentes de energía “verde” menos conocidas, fluye desde

las capas internas hacia la parte más externa de la corteza terrestre.

La energía geotérmica es la extracción de calor que existe naturalmente y

regenerándose al interior de la Tierra. El recurso de calor terrestre es masivo, pero

altas temperaturas se encuentra en profundidades de la tierra.

Existen factores esenciales para la existencia de un buen recurso geotérmico

como lo son: Calor, fluidos y la permeabilidad (Fracturas).

Formas de manifestación

La energía geotérmica se manifiesta en forma de 5 fenómenos naturales:

Volcán

Aguas termales

Géiser

Fumarola

Volcán de fango

¿Para qué sirve? Usos de la energía geotérmica

La diversidad de temperaturas de los recursos geotérmicos permite un gran número de posibilidades de utilización:

- Alta temperatura: más de 150 ºC. Permite transformar directamente el vapor de agua en energía eléctrica.

- Media temperatura: entre 90 y 150 ºC. Se va a poder producir energía eléctrica utilizando un fluido de intercambio, que es el que alimenta a las centrales.

- Baja temperatura: entre 30 y 90 ºC. Su contenido en calor es insuficiente para producir energía eléctrica, pero es adecuado para calefacción de edificios y en determinados procesos industriales y agrícolas.

- Muy baja temperatura: menos de 30 ºC. Puede ser utilizada para obtener agua caliente, para calefacción y climatización. En este caso se necesita emplear bombas de calor.

Figura 3. Géiser

“Energías alternativas” Ingeniería Ambiental

EQ #5 (NARGONES) 8

Para acceder al vapor o líquido geotérmico se perforan pozos. En la superficie, se

utilizan turbinas para convertir el vapor o el líquido extraído desde el interior de la

tierra en energía eléctrica. Al final del proceso el fluido geotérmico se enfrió y se

reinyecta en el subsuelo para que se caliente nuevamente en el reservorio

geotérmico.

Tipo de recurso

Separación de vapor a alta temperatura:

o En zonas volcánicas

o Alta temperatura a poca profundidad y buena permeabilidad

o Más fácil de desarrollar

o Distribución limitada

o Utiliza vapor obtenido por reducción de presión en superficie (flasheo)

de un fluido caliente extraído del subsuelo

Ciclo binario de baja temperatura:

o Temperaturas moderadas, permeabilidad moderada, mayor profundidad

o Técnicamente factible, económicamente desafiante

o Potencialmente disponible en muchas zonas

o Utiliza el fluido geotérmico para calentar otro fluido secundario que

vaporiza y que circula en un sistema cerrado, “sistema binario”.

Pozos geotérmicos

La profundidad de los pozos por lo general es de 1000 a 3000 metros, pueden ser

verticales o desviados, los pozos de extracción y de re-inyección son similares.

Ubicación de la energía geotérmica

Muchas regiones en todo el mundo tienen

acceso a recursos geotérmicos,

especialmente los países a lo largo de la

gran faja volcánica conocida como “cinturón

de fuego” que bordea al Océano Pacífico y

otras áreas coincidentes con zonas

volcánicas y márgenes activos de placas

tectónicas. Figura 4. Producción de energía Geotérmica

“Energías alternativas” Ingeniería Ambiental

EQ #5 (NARGONES) 9

Producción de energía

La generación geotérmica ha crecido constantemente, siendo los mayores

productores actuales: Chevron, PNOC-EDC de Filipinas, CFE de México, ENEL de

Italia, Calpine, Alterra, PNL-Pertamina de Indonesia.

Ventajas

su costo es bajo y no implica riesgos. Este es local o regional

Su explotación no emite sonido alguno (no produce contaminación acústica)

Al no utilizar depósitos ni represas, ocupa un menor terreno. Una planta

geotérmica ocupa menos espacio que una de gas o una de carbón.

Menor emisión de CO2 respecto a la obtención de energía por combustión

Los residuos que produce son mínimos y ocasionan menor impacto ambiental

que los originados por el petróleo, carbón…

Desventajas

En algunos yacimientos se desprende ácido sulfhídrico, nocivo para la salud y

hasta causante de muerte (en grandes cantidades)

Deterioro del paisaje por contaminación

térmica

No permite ser transportada

La explotación de sus recursos requiere

gestionar zonas de difícil acceso.

Posible contaminación de aguas próximas con

sustancias como arsénico, amoniaco.

Principales centrales Geotérmicas en México

o A 40 kilómetros de la ciudad de Perote, en el municipio de Chignautla, Puebla,

se encuentra la Central Geo termoeléctrica Humeros. Su nombre se debe a

Figura 5. Principales centrales Geotérmicas en México

“Energías alternativas” Ingeniería Ambiental

EQ #5 (NARGONES) 10

que el vapor que se observaba en los patios de las casas de los pobladores

era confundido con humo, y la tierra que humea sobrevino en Los Humeros. En

1970 entró en operación la primera de las ocho unidades turbogeneradoras

o A 30 kilómetros al sureste de Mexicali, en un valle casi al nivel del mar, se

encuentra la Central Cerro Prieto. Su nombre se debe al volcán Cerro Prieto,

1973 empieza a operar la primera unidad y hoy en día es el segundo más

grande del mundo.

o El campo de los azufres, en Michoacán, está ubicado a 80 km al oriente de

Morelia primera unidad en 1982. su fuente de calor está asociada con la

cámara magmática del volcán de La Virgen

o El campo de Las Tres Vírgenes se ubica en Baja California Sur, a 40

kilómetros de Santa Rosalía.

Energía Geotérmica

La energía de la biomasa es toda aquella que usa productos obtenidos de la

materia orgánica como los residuos

animales y vegetales para producir

energía.

Formas de aprovechamiento:

a. Producción de calor a través de la

quema de la biomasa

b. Transformación a combustible en

sus tres estados

Figura 6. Ciclo de la biomasa

“Energías alternativas” Ingeniería Ambiental

EQ #5 (NARGONES) 11

Ventajas del aprovechamiento de la biomasa.

Se disminuyen los incendios en los bosques, y

representa una reducción importante de otras

fuentes de energías no renovables como es el

caso de los combustibles fósiles (petróleo y

carbón).

Desventajas del aprovechamiento de la biomasa.

FUENTES PARA LA GENERACION DE BIOMASA

RESIDUOS FORESTALES RESIDUOS ANIMALES RESIDUOS AGRARIOS

Madera

Aserrín

Raleos

Resinas Uso como materia prima para combustibles, Gasificación de madera

Estiércol

Descomposición de animales

purines

paja

cereales

hojarasca

caña de azúcar

remolacha

RESIDUOS SOLIDOS URBANOS

RESIDUOS INDUSTRIALES

CULTIVOS VEGETALES

RSU

ARU Métodos de tratamiento: Relleno Sanitario, Reciclaje-Compostaje, Incineración

Dentro de industrias papeleras y maderera.

Utilizado como combustible dentro del mismo sector

Tradicionales

Eucaliptos, álamos, sauces

Poco frecuentes

Girasol, cardos, helechos, cactus.

Acuáticos

Algas y jacintos de agua

Líquidos

Caucho, palma

Tabla 2. Fuentes para la generación de biomasa

Figura 7. Incendios en los bosques.

“Energías alternativas” Ingeniería Ambiental

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• Tala inmoderada que agote la vegetación de un área determinada, si no se

lleva un control estricto.

• El rendimiento neto es bajo, se sabe que 3 kg de biocombustibles equivale

a 1 kg de gasolina.

Tipos de proceso para el tratamiento de la biomasa

Químicos

Son aquellos en los que ocurre un cambio de composición o estructura de la

materia. Por ejemplo la transformación de los ácidos grasos vegetales y las grasas

animales para la producción de biodiesel.

Físicos

Aquellos en los que no existe alteración en la estructura molecular de la materia,

son reversibles si se les aplica un proceso físico. Por ejemplo la reducción de

tamaño y volumen para emplear la biomasa directamente como combustible. El

secado se aplica cuando se someterá a un proceso térmico.

Bioquímicos

Figura 8. Fuentes de generación de biomasa.

“Energías alternativas” Ingeniería Ambiental

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Se utilizan ciertos microorganismos que actuarán sobre la biomasa existiendo una

transformación.

o Fermentación alcohólica aerobia. Consiste en utilizar microorganismos para

transformar a la glucosa, en presencia de oxígeno, en etanol, que es un

biocombustible.

o Fermentación anaeróbica. Se da en ausencia de oxígeno, y es un proceso

más largo en el cual se producirán una mezcla de gases conocidos como

Biogás.

Termoquímicos

Se somete a la biomasa con baja humedad a temperaturas elevadas

Pirolisis. Calentamiento en ausencia de oxígeno, en la descomposición de la

biomasa se obtienen productos más energéticos.

Gasificación. Consiste en la hidrogenación u oxigenación parcial para obtener

hidrocarburos.

Combustión directa. Al quemar la biomasa se obtiene calor para producir vapor

moviendo una turbina para la generación de electricidad.

Normatividad

Certificación ISO-9001: Sistema de gestión de la calidad

Aplica a la proyección, producción y venta de células y paneles solares; así como

a la venta, montaje, instalación y asistencia para los sistemas fotovoltaicos.

Certificación ISO-14001: Gestión medioambiental

Aplica a la generación, distribución y comercialización de energía eléctrica: así

como todos los servicios relacionados con el suministro y consumo de energía.

“Energías alternativas” Ingeniería Ambiental

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3. COMENTARIOS

Este documento incluye uno de los temas con los que concluimos el curso de

Ingeniería ambiental. Abarcamos temas anteriormente tratados y vistos en clase.

En este caso hablamos de lo que son las energías alternativas y como es que se

producen.

En la actualidad lo que predomina en nuestros días es la búsqueda de nuevas

tecnologías que ayuden a mejorar el medio ambiente, tal es el caso de las

energías alternativas de las que hablamos anteriormente.

Creo que debemos de tomar en cuenta este tema y aplicarlo a nuestra vida diaria,

tomar conciencia de los futuros daños al planeta y cómo podemos mejorarlo.

En conclusión creo que este tema es de suma importancia en el curso, ya que

genera conciencia en los estudiantes y los exhorta a la búsqueda de alternativas

para mejorar el medio ambiente.

4. BIBLIOGRAFÍA

Material proporcionado en clase