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Energia y energeticos .pdf



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Introducción al Análisis Ambiental – INSET – 2014 – Mg Ing Eduardo D’Elia

ENERGIA Y ENERGETICOS
Breve Historia del Uso Mundial de Energía
Procedencia de la Energía.
Casi todas las formas de energía que conocemos proceden directa o indirectamente de la
energía solar. Por ejemplo, tal como muestra la Figura 1, el viento (potencia eólica) es causado
por la energía cinética de la radiación solar la cual produce una diferencia de presión entre las
diferencias de temperaturas de las masas de aire. Los combustibles fósiles o hidrocarburos
provienen de la energía transmitida por el Sol y el proceso de fotosíntesis cuando se formaron y
crecieron las formas vegetales ordinarias, hace millones de años.

Los intentos de aprovechamiento de la energía solar de forma directa, utilizando la tecnología
actualmente disponible, tratarían de emular lo que la naturaleza realiza desde hace millones de
años: convertir la energía electromagnética irradiada por el Sol en otras formas de energía.
La energía ni se crea ni se destruye, únicamente se transforma. Todos los entes del Universo
físico poseen, en menor o mayor grado, una cierta capacidad de trabajo, y por consiguiente,
poseen también energía. Conviene concebir la energía no como una especie de fluido que se
transvasa de un cuerpo a otro, sino como un valor numérico de capacidad que un cuerpo tiene,
en un determinado instante, para realizar trabajo.

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Los cuerpos pueden tener energía en razón de múltiples causas, como por ejemplo, en razón a
la velocidad que se mueven con respecto a otros cuerpos, en razón de su posición, o
simplemente en razón de la cantidad de masa que poseen. Considerando el conjunto de todos
los cuerpos capaces de interactuar entre si, esto es aislándolos totalmente con respecto a otros
conjuntos de cuerpos, es un hecho avalado por la experiencia que la suma de todas sus
energías siempre permanece constante. Si por alguna causa el nivel disminuye en alguno de
ellos, aumentará en la misma cuantía el de otro u otros.
Usos de la Energía.
La energía es el alimento de toda actividad humana en el sentido más amplio de la palabra:
mueve nuestros cuerpos, cocina nuestros alimentos, calienta e ilumina nuestras casas,
desplaza nuestros vehículos, y realiza muchas otras cosas más a nuestro favor.

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Figura 3
El ser humano es un febril consumidor de energía y tal consumo constituye el fundamento
último de su civilización y bienestar. El organismo de un hombre joven de 25 años y 70 kilos de
peso, con actividad física moderada, necesita un aporte energético de 2.600 calorías diarias.
Esta cifra es equivalente a 1.100 kWh por persona por año. Sin embargo, el consumo mundial
de energía primaria por habitante, actualmente, es del órden de 20.000 kWh por año. Unas 20
veces superior al estrictamente necesario para la supervivencia de la humanidad en
condiciones satisfactorias de salud.
A escala mundial, la energía consumida por el hombre proviene en, aproximadamente, un 82%
de combustibles fósiles (carbón, petróleo, y gas natural) cuya utilización masiva conduce al
agotamiento de sus reservas y supone una amenaza real al medio ambiente, que se manifiesta,
principlamente, a través del calentamiento global de la Tierra y de la acidificación del agua.

Datos de 2.008

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Por otro lado la distribución del consumo de energía es sumamente desigual: El consumo de
energía por habitante en las economías industriales de mercado, por ejemplo, es más de 80
veces superior al de los países del Africa subsahariana que, con un valor de 700 kWh por
habitante por año, están por debajo de los límites de supervivencia. De hecho, la cuarta parte
de la población mundial consume tres cuartas partes de la energía primaria del mundo.

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Evolución del Consumo de Energía.
Época Preindustrial.
Practicamente la totalidad de las fuentes de energía del período preindustrial eran de carácter
renovable. Se usó leña o estiércol para el fuego, también la tracción animal o humana, los
desechos agrícolas, el viento o el agua para el accionamiento de naves y molinos. Interesa
mencionar que en esa época, el consumo de energía tuvo consecuencias negativas, pues
condenó a la esclavitud a una cantidad importante de la población. Por ejemplo, según
Herodoto, el historiados griego, para construir la pirámide de Keos trabajaron simultáneamente
100.000 esclavos que eran renovados cada tres meses - forma eufemística para decir que la
mayor parte de ellos morían o quedaban inútiles para el trabajo - y se necesitaron 10 años para
terminar la obra. Otro ejemplo es la deforestación de amplias zonas que provocó el
abastecimiento de la Roma Imperial y que alcanzó inclusive hasta Yugoeslavia.

Consumo de energía Roberto E. Cunningham (*)
(miles kcal/persona.día)

Sociedad
Primitiva
2

CazadoraRecolectora
5

Agrícola
12

Agrícola
Avanzada
20

Preindustrial
60

Industrial
Avanzada
125

Moderna
Industrial
240

(*)
(*) Director general del IAPG 1992-2008.

En tracción animal por ejemplo , el tipo elemental de aparejos utilizados en la antiguedad
permitía disfrutar de poco más de un tercio de la potencia de un caballo, es decir, unos 200
vatios por cada animal. La introducción de la herradura, que en Europa tuvo lugar en el Siglo IX,
incrementó notablemente la potencia utilizable de los caballos.
En el caso de la potencia de los seres humanos, la situación fue peor. La potencia disponible de
un individuo es más o menos 70 vatios. De acuerdo con esta cifra y los 200 vatios de un
caballo, es posible demostrar los límites energéticos usados en la antiguedad. Por ejemplo, en
una de las más memorables batallas de la antiguedad, ocurrida entre los Romanos y los
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Cartagineses, Aníbal tuvo a su disposición 40,000 soldados de infantería y 10.000 de
caballería. Estas cantidades de soldados eran numerosas en aquellos tiempos. Sin embargo,
en materia de potencia no sumaron ni 6,000 kilovatios. Lo que es un décimo de la potencia de
un avión de guerra contemporáneo.
Durante la época preindustrial, las máquinas capaces de operar como fuentes de energía motriz
se limitaron a la rueda hidráulica y al molino de viento y, con muy pocas excepciones, ninguna
proporcionaba más de 10 HP.
La Era del Carbón.
En el Siglo XIX después de la Segunda Guerra Mundial, la aparición y utilización de la máquina
de vapor, supuso un fuerte incremento tanto del crecimiento de la población como del consumo
de energía por habitante, lo que supuso un crecimiento exponencial de energía primaria. Hasta
la década de los años 1970, el consumo de energía a nivel mundial se duplicó. O sea que cada
período de catorce años, la humanidad empezó a consumir tanta energía como la de toda su
historia anterior.

Las condiciones de vida y trabajo eran excepcionalmente duras para los mineros del carbón, las
mujeres subían el carbón en cestas de mimbre por escaleras de 30 metros o más y aparecieron
los primeros focos de contaminación de ambientes y la polución del aire. Pocos años más tarde
en 1895 empieza a ser operativo el motor a combustión interna, dando lugar al alzamiento y
expansión de la industria del automóvil.
La Era del Petróleo.
Comparado con el carbón, el petróleo tiene mayor densidad energética, es más fácil de
transportar, deja menos residuos en su combustión y, desde que se perfeccionaron los métodos
de perforación, es más fácil de extraer del subsuelo. Estas características hicieron que el
consumo de este combustible se impusiera a partir de la Segunda Guerra Mundial, originando
lo que ha dado en llamarse la Era del Petróleo.
En 1973 se produjo el primer embargo petrolífero de los países de la OPEP que elevó el precio
del barril del petróleo de U$2 a U$ 13, y en 1980 se produjo otra alza del precio de hasta $32
por barril.
Desde entonces los precios de este combustible han mostrado un comportamiento inestable y
han llegado hasta U$ 130 por barril. Como consecuencia de ello, han ocasionado un patrón
inicial del crecimiento económico mundial y una creciente toma de conciencia sobre los
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aspectos reales del problema energético que despertó el interés en, por un lado, diversificar las
fuentes de energía y, por otro, disminuir la relación entre el consumo de energía y el Producto
Nacional Bruto (PNB I) de los países.

Sistema Energético Actual.
A nivel mundial, el conjunto de estos combustibles: petróleo, carbón y gas natural representa el
82% del total. Aproximadamente un tercio de la energía primaria se destina a la producción de
electricidad. El 40% de la electricidad proviene del carbón, mientras que el petróleo y la energía
nuclear sólo cubren entre un 12% y 15% cada una. En términos de energía consumida la
electricidad representa el 12% del total y su destino es, por igual, los sectores industrial y
residencial.

La cuarta parte de la población mundial consume las tres cuartas partes del total de energía
primaria en el mundo. Estas desigualdades son más significativas cuando se considera el
consumo de electricidad. Los países pobres (caracterizados por un habitat muy disperso)
exhiben grandes carencias de electrificación rural.
Problemas, Riesgos e Incertidumbres.
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El mantenimiento del sistema energético actual durante un plazo de tiempo de una o dos
generaciones a partir del año 2000 es, simplemente, insostenible porque está agotando las
reservas de combustible, contribuye al efecto invernadero, a la acidificación del agua y a la
deforestación y origina riesgos para la paz mundial.

Las Energías Renovables Como Alternativas.
En el momento actual, cuando la disponibilidad de recursos fósiles está jugando un papel cada
vez más determinante a ni vel mundial y cuando los problemas medio ambientales aparecen
entre las preocupaciones principales de la sociedad, las energías renovables surgen de nuevo
con éxito creciente en el marco energético de los países como alternativas viables
reinvindicando su condición de alternativa válida.
Las perspectivas de la situación energética actual no son muy optimistas. No debemos olvidar
que todos los países, más o menos desarrollados, realizan contínuos esfuerzos en un intento
de mejorar su situación socioeconómica. De aquí se desprende que si la economía mundial
progresa en expansión al ritmo de cumplir con las aspiraciones de los distintos países, la
demanda de energía está condenada a crecer en consecuencia, incluso si esfuerzos
adecuados son llevados a cabo para mejorar la eficiencia de utilización de la energía y, en
definitiva reducir el consumo.
En la actualidad, las energías renovables se perfilan en una posición adecuada, al lado de las
energías fósiles, para hacer frente a la demanda creciente y sin perjuicio desde el punto de
vista económico. Además, las energías renovables pueden poco a poco jugar un papel de
sustitución de las energías fósiles, dado que no sólo el agotamiento de recursos sino también
problemas medio ambientales actúan en contra de los recursos fósiles y en favor de las
renovables.
Considerando el hecho de que menos de un 25% de la población mundial disfruta de un 75%
del consumo total mundial de energía, es fácil comprender como uno de los requisitos
fundamentales del desarrollo debe pasar por la eliminación o al menos reducción de este
enorme desequilibrio entre las regiones más y menos desarrolladas. En este aspecto, las
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energías renovables deben también jugar un papel primordial, ciertamente más importante que
el de otros recursos fósiles cada ves menos disponibles o accesibles a países en desarrollo.
A diferencia de grandes sistemas centralizados, más bien difíciles de construir en países con
escasos recursos económicos y energéticos, los sistemas renovables decentralizados pueden
ayudar y proporcionar una gran parte de la energía demandada gracias a la importante
característica de la modularidad y el reducido tiempo de construcción.
Concentrándonos en la electricidad, vemos que esta forma de energía actúa como uno de los
principales agentes en las economías actuales. Según tendencias contemporáneas, la
electricidad aparece como el vector energético por excelencia de las economías modernas
dado que el incremento en su demanda resulta ser superior al observado de la parte de los
recursos fósiles para utilización en forma de combustible.
Actualmente, el reto central en un sistema energético es el encontrar la inversión óptima que
minimice el costo en la generación de la demanda de los consumidores, pero que, al mismo
tiempo, cumpla con las crecientes restricciones medio ambientales. Para producir electricidad,
todas y cada una de las fuentes de energía renovables deben ser consideradas. su
disponibilidad espacial y temporal determinará la mayor o menor intensidad de utilización que
de ellas pueda realizarse.
Considerando las energías solar y eólica como representativas del conjunto de energías
renovables podemos realizar un análisis de las posibilidades y resultados de la combinación de
sistemas convencionales con sistemas renovables dentro del mismo sistema energético. Esta
bien podría ser la tendencia en el futuro en los sistemas de generación de electricidad, pero
importantes cuestiones deben ser evaluadas dadas las diferencias existentes entre sistemas
convencionales y sistemas mixtos.

A diferencia de las energías convencionales, tanto la fuente solar como la eólica son
intermitentes o variables en el tiempo, lo cual hace necesaria una estimación del impacto
causado por la inclusión de centrales basadas en fuentes renovables sobre los sistemas
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convencionales. La razón para esto es que el comportamiento de estas últimas puede verse
enormemente afectado añadiendo una complejidad adicional al problema. El concepto de
escenarios de energía renovable puede y debe ser aplicado después de realizar los estudios
pertinentes.
Finalmente, los beneficios de las energías renovables no pueden ser evaluados únicamente en
base a principios económicos, sino que también otro tipo de consideraciones tales como las
medio ambientales deben ser consideradas. Así por ejemplo, una comparación entre sistemas
convencionales y las energías renovables puede ser llevada a cabo tomando como parámetro
las diferentes emisiones que atentan contra el medio ambiente, tales como los gases causantes
del calentamiento global, los cuales son el CO2 , el SO2, y el NO2 . (Ver artículos titulados:
"Hacia un Plan Nacional de Reducción del CO2 " y "Más Sobre el Plan Nacional de Reducción
del CO2 ".
Como conclusión, el papel de las fuentes energéticas renovables debe ser acentuado, sus
intentos deben ser realizados con el fin de aumentar la parte de la energía producida a partir de
estas fuentes al lado de la producción resultante de sistemas convencionales. Además de
mejorar la eficiencia de los sistemas de protección, la capacidad para proporcionar la creciente
demanda de energías en el futuro depende del aumento de la contribución de las fuentes de
energía renovable, probable tendencia energética futura del Siglo XXI.

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RECURSOS ENERGETICOS NO RENOVABLES
Carbón
Los recursos de carbón de la Tierra se constituyeron por encima de millones de años, en el
periodo carbonífero (entre los 345 y los 280 millones de años), cuando el clima era caluroso.
Los bosques se extendían cubriendo amplias áreas de la Tierra, y las condiciones eran
favorables para que los restos de plantas engrosaran grandes acumulaciones, los cuales se
descompondrían después orgánicamente. Subsiguientemente, el calor y presión generaron la
deposición de otros materiales sobre los restos orgánicos, y mediante los movimientos de la
corteza terrestre se transformaron en carbón.
Los restos orgánicos precisaron millones de años para que las plantas llegaran a esa
transformación. Las diferencias de tiempo son tan grandes, que para los fines humanos se
puede considerar al carbón como un recurso no renovable, pues no podría ser reemplazado al
mismo ritmo que se consume. Así, sólo los suministros disponibles sobre la corteza terrestre,
pueden ser tenidos en cuenta para un futuro uso.
Quemamos más de 3.500 millones de toneladas de carbón al año, pero esto casi ni afecta a los
vastos yacimientos que todavía quedan bajo tierra. Más de cincuenta países explotan el carbón,
y un número todavía mayor lo quema.
Extraer carbón de debajo de la tierra es un trabajo
sucio, peligroso; extraerlo de la superficie acaba con el
paisaje.
El carbón también contribuye de una manera sustancial
al calentamiento global del planeta. Produce más dióxido
de carbono por unidad de energía que el petróleo o el
gas.
Cada tonelada de carbón quemado libera más de dos toneladas y media de dióxido de carbono
al aire. También produce azufre y óxidos de nitrógeno, causando lluvia ácida.
Hay más de 1.300 grandes centrales eléctricas de carbón en todo el mundo y casi todas
emplean tecnología que derrocha dos terceras partes del contenido energético del combustible
Es un recurso energético no renovable, de origen fósil, que se encuentra bajo la supe rficie
terrestre.
Se extrae desde las minas de carbón. Antiguamente la extracción se hacía a golpes de picota,
hoy la picota ha sido reemplazada por barrenos neumáticos que perforan y descuajan la veta
con mayor facilidad y rendimiento.
El carbón mineral se usa tal cual, como la naturaleza lo entrega. Sólo se separa en diferentes
tamaños y se limpia del polvillo y cenizas. Es transportado en barcos, trenes y camiones hasta
los lugares donde será vendido al consumidor.
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La utilización del carbón se canaliza en 4 campos:
§ Como combustible de aplicación general
§ Como coque para la industria
§ Para fabricar gas de uso doméstico
§ Para extraer productos químicos

Distribución de los principales yacimientos de carbón
Tipos de carbón
La antracita: Es el mejor de los carbones, muy poco contaminante y de alto poder calórico
La hulla : Es muy usada por su alto poder calorífico en las plantas de producción de energía
Lignito: Se usa en algunas centrales térmicas aunque es mal combustible
La Turba: Es poco rica en carbono y muy mal combustible
Coque: Muy utilizado en siderurgia pero tiene altas concentraciones de azufre que son una
fuente muy importa nte de contaminación del aire

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Gas Natural
El Gas Natural es la fuente de energía primaria de más rápido crecimiento en los últimos años.
§ Su mayor incremento ha sido en la generación de la electricidad
§ Emite menos dióxido de carbono que el petróleo y el carbón
§ En los países industrializados dadas la ventajas económicas y ambientales su
consumo es el que supera con creces al resto de combustibles tradicionales
Reservas mundiales de Gas Natural
Se encuentra bajo la tierra, a veces solo o en compañía del petróleo, formando grandes
"bolsas" de gas.
Bajo la tierra, el gas, ya sea en forma de gas natural puro o formando parte de un pozo de
petróleo, se halla sometido a grandes presiones (como el aire que infla un globo), de este modo
al pinchar la superficie terrestre justo encima de un depósito, los gases y una parte del petróleo
mismo, salen disparados igual que el aire de un globo.
El gas se extrae por medio de una tubería y se envía a través de gasoductos directamente a las
centrales de distribución, do nde se almacena en grandes tanques y se distribuye a los usuarios
por medio de redes de distribución de gas natural.

¿Para que sirve el gas Natural?
El gas natural está formado por un pequeño grupo de hidrocarburos: fundamentalmente metano
con una pequeña cantidad de propano y butano. El propano y el butano se separan del metano
y se usan como combustible para cocinar y calentar, distribuidos en bombonas. El metano se
usa como combustible tanto en viviendas como en industrias y como materia prima para
obtener diferentes compuestos en la industria química orgánica.
El metano se distribuye normalmente por conducciones de gas a presión (gaseoductos).
En 1990 se obtenía del petróleo el 38,6% de la energía comercial del mundo, aunque unos
años antes, en 1974 llegó a representar el 47,4%, antes de la crisis planteada por la OPEP. Ese
mismo año la proporción de energía comercial suministrada por el gas natural fue de un 21,6%
y desde la crisis del petróleo de 1973 ha ido aumentando ligeramente la proporción en la que se
consume.
Ventajas del Gas Natural
§ Mejor rendimiento en la combustión
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§
§
§
§

Ausencia de corrosión en las instalaciones
Aumento en la calidad del producto final
Supresión de la necesidad del almacenamiento de combustible
Reducción de pérdidas de combustibles en su transporte por el avance de las
técnicas de canalización
§ Combustión controlable sin necesidad de personal especializado
§ Combustión exenta de agentes contaminantes
¿Cómo es el Gas Natural?
§ El Gas Natural es un combustible gaseoso que se encuentra formando bolsas en el
subsuelo
§ Los principales productores son: Unión Soviética, Canadá, Países Bajos, Reino Unido,
Rumanía, Argelia e Indonesia
§ Se transporta licuado a través de los gasoductos
§ Este gas no es más pesado que el aire por eso cuando se produce una fuga en un
recinto cerrado resulta muy peligroso pues además del peligro de explosión existe el de
asfixia
§ Para advertir de este peligro se le añade una sustancia de olor característico

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Petróleo
Es un líquido oleoso, menos denso que el agua, de aspecto
barroso, de color oscuro y olor fuerte, constituido por una mezcla
hidrocarburos. Se encuentra a profundidades de 1.000 a 3.000
metros.

de

El petróleo es de origen fósil. Es decir, formado por la materia
orgánica en vías de petrificación. Se extrae perforando la
superficie terrestre con un gran taladro e introduciendo en el pozo
enormes tuberías conectadas a una bomba extractora que lo
succiona hasta vaciarlo.
Una vez extraído es almacenado en depósitos y enviado por medio de oleoductos hasta los
puertos de embarque, desde donde son distribuidos a los diferentes países en barcos
petroleros o consumido en el mercado interno.
Formación
El petróleo y el gas natural se forman cuando grandes cantidades de microorganismos
acuáticos mueren y son enterrados entre los sedimentos del fondo de estuarios y pantanos, en
un ambiente muy pobre en oxígeno.
Cuando estos sedimentos son cubiertos por otros que van formando estratos rocosos que los
recubren, aumenta la presión y la temperatura y, en un proceso poco conocido, se forman el
petróleo y el gas natural. Este último se forma en mayor cantidad cuando las temperaturas de
formación son más altas.
El petróleo y el gas, al ser menos densos que la roca, tienden a ascender hasta quedar
atrapados debajo de rocas impermeables, formando grandes depósitos. La mayor parte de
estos combustibles se encuentran en rocas de unos 200 millones de años de antigüedad como
máximo.

Tipos de crudo
La palabra crudo es típica para designar al petróleo antes de su refinado.
La composición de los crudos es muy variable dependiendo del lugar en el que se han formado.
No solo se distinguen unos crudos de otros por sus diferentes proporciones en las distintas
fracciones de hidrocarburos, sino también porque tienen distintas proporciones de azufre,
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nitrógeno y de las pequeñas cantidades de diversos metales, que tienen mucha importancia
desde el punto de vista de la contaminación.
Derrames de petróleo
Con el fin de reducir el peligro de derrames en el mar, se ha mejorado la seguridad de los
barcos tanques que transportan el petróleo por los océanos del planeta, reforzando los
contenedores y disminuyendo su capacidad de carga para que sean más maniobrables y
existan menos posibilidades de accidentes. Junto con esto se ha probado con éxito el us o de
microorganismos (bacterias) que literalmente se “comen el petróleo”, limpiando el área acuática
contaminada con el derrame.
Grandes reservas de petróleo
Se puede encontrar petróleo y gas natural en todos los continentes distribuidos de forma muy
irregular. Enormes campos petrolíferos que contienen alrededor de la mitad del petróleo
mundial se encuentran en el Oriente Próximo. También existen grandes cantidades de petróleo
en el Golfo de México, Mar del Norte y el Ártico (tanto en Alaska como en Rusia). Se piensa que
debe haber notables reservas en las plataformas continentales, aunque por diversos problemas
la mayoría de ellos no están todavía localizados y explotados.
Entre 1981 y 2002, a pesar de las modernas tecnologías de prospección geofísica, solo se
descubrieron 41 yacimientos gigantes
RESERVAS PROBADAS

Distribución del petróleo y gas en el mundo

Perspectivas de agotamiento
Según los geofísicos Collin Campbel y Jean Laherrère, se espera que el techo de la
producción mundial de petróleo se manifieste entre el 2.00 y el 2.010. A partir de ese momento
la demanda mundial superará la oferta por lo que se estima que el precio del crudo crezca.
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El análisis fue realizado con similares conceptos que utilizó King Hubert en 1.956 para los 48
yacimientos contiguos de los EEUU.

producción de petróleo

Campana de M. King Hubbert
1965/1970
1970
1959
1956
1859

18 x 10 9 m3

18 x 10 9 m 3

100 años

10 años

tiempo

36 x 109 m3

En este caso se tomaron 18.000 importantes yacimientos en el mundo y la curva obtenida es la
siguiente:

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producción de petróleo

Collin Campbel – Jean Laherrère
1998 2010

tiempo
Base de datos de 18.000 yacimientos en el mundo
Techos de producción de crudo de las principales áreas petroleras del mundo:

Produccion Diaria

Techo de
produccion

Zona

2000 2005 2010 2020 2050

Año

Golfo Arábigo
Asia
America Latina
Africa
Europa
Canadá y EE.UU.
Total Mundial

18,5 17,4 22,1 21,9 13,3
11,1 13,7 14,4 9,3 2,5
8,0 7,1 5,9 4,2 1,6
6,7 6,3 5,7 4,2 1,9
6,3 5,1 3,6 1,9 0,3
5,5 4,4 3,2 1,8 0,3
64,0 60,0 60,0 47,0 22,0

2014
1987
1998
1997
2000
1972
2000

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Energía Nuclear
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
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).

se

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 la tecnología nuclear 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.

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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 c ultivos 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
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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.
Radiación
Inconvenientes de la energía nuclear
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§
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Almacenamiento de residuos radiactivos
Riesgo de accidentes nucleares
Transporte de residuos radiactivos
Recalentamiento de los ríos
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

¿Qué son las reacciones nucleares?
Por analogía con las reacciones químicas, se llaman reacciones nucleares las interacciones
entre núcleos atómicos o entre núcleos atómicos y partículas elementales; por extensión, se
incluyen también las interacciones entre partículas elementales.
¿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?

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

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Fuentes de Energía Renovables
¿Qué son las energías limpias?
La disponibilidad energética de las fuentes de energía renovable es mayor que las fuentes de
energía convencionales, sin embargo su utilización es escasa.
El desarrollo de la tecnología, el incremento de la exigencia social y los costos más bajos de
instalación y rápida amortización, están impulsando un mayor uso de las fuentes de energía de
origen renovable en los últimos años.
De igual modo, el cuestionamiento del modelo de desarrollo sostenido y su cambio hacia un
modelo de desarrollo sostenible, implica una nueva concepción sobre la producción, el
transporte y el consumo de energía.
En este modelo de desarrollo sostenible, las energías de origen renovable, son consideradas
como fuentes de energía inagotables, y con la peculiaridad de ser energías limpias, con las
siguientes características: suponen un nulo o escaso impacto ambiental, su utilización no tiene
riesgos potenciales añadidos, indirectamente suponen un enriquecimiento de los recursos
naturales y son una alternativa a las fuentes de energía convencionales, pudiendo sustituirlas
paulatinamente.

Energía Solar
Recibe el nombre de energía solar aquella que proviene del aprovechamiento directo de la
radiación del sol, y de la cual se obtiene calor y electricidad. El calor se obtiene mediante
colectores térmicos, y la electricidad a través de paneles fotovoltaicos.
En los sistemas de aprovechamiento térmico el calor recogido en los colectores solares puede
destinarse a satisfacer numerosas necesidades, como por ejemplo: obtención de agua
caliente para consumo doméstico o industrial, o bien para fines de calefacción, aplicaciones
agrícolas, entre otras.
Los paneles fotovoltaicos, que constan de un conjunto de celdas solares, se utilizan para la
producción de electricidad, y se perfilan como una adecuada solución para el abastecimiento
eléctrico en las áreas rurales. La electricidad obtenida mediante los sistemas fotovoltaicos
puede utilizarse en forma directa, o bien ser almacenada en baterías para utilizarla durante la
noche.
La energía solar, además de ser renovable y no contaminar el Medio Ambiente, es una
energía muy abundante en España. Su utilización contribuye a reducir el efecto invernadero
producido por las emisiones de CO2 a la atmósfera, así como el cambio climático provocado
por el efecto invernadero. Además, con su difusión y promoción todos colaboramos a que en
el futuro se aproveche también el Sol en otras escuelas y edificios
La energía del sol produce calor y hace posible que el hombre la utilice en forma directa
mediante distintos e lementos, es así como tenemos:

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Colectores solares: Absorben la radiación solar transfiriendo su energía
calorífica al agua, que está almacenada en tubos, calentándola.

• Celdas Fotovoltaicas: El sol también emite radiaciones electromagnéticas, las
cuales son aprovechadas por un sistema llamado fotovoltaico, el cual transforma
estas radiaciones en energía eléctrica. Este sistema se utiliza en viviendas rurales
que se encuentran muy alejadas, como también en los satélites artificiales que giran
alrededor de la Tierra.

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• También se utilizan grandes espejos curvos, los que concentran calor sobre
superficies pequeñas, transmitiéndolo al agua almacenada en tanques para generar
vapor de agua y ser usado en centrales termoeléctricas en vez de calentar agua a
través de la combustión de combustibles fósiles (petróleo, carbón o gas).

Energía Eólica
La energía eólica se considera una forma indirecta
calentar las masas de aire, produce un incremento
desplazamiento de estas masas a zonas de menor
como un resultado de este movimiento, cuya energía
útil, tanto mecánica como eléctrica.

de energía solar, puesto que el sol, al
de la presión atmosférica y con ello el
presión. Así se da origen a los vientos
cinética puede transformarse en energía

La energía eólica, transformada en energía mecánica ha sido históricamente aprovechada,
pero su uso para la generación de energía eléctrica es más reciente, existiendo aplicaciones
de mayor escala desde mediados de la década del 70 en respuesta a la crisis del petróleo y a
los impactos ambientales derivados del uso de combustibles fósiles.

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Una de las características de este recurso es su condición aleatoria y variable, por cuanto
depende de condiciones atmosféricas. Esto lleva a que se requieran exhaustivas mediciones
como condición previa para el desarrollo de proyectos destinados a su aprovechamiento. En
términos generales se distinguen cuatro escalas de aplicaciones de la energía eólica con fines
de generación eléctrica:


Sistemas eólicos a gran escala, conectados a la red eléctrica, también denominados
parques eólicos. Potencias superiores a 1 MW



Sistemas medianos, utilizados para abastecer pequeños poblados, que requieren
sistemas de respaldo por medio de generadores diesel. Potencias superiores a 100
kW e inferiores a 1 MW
• Sistemas pequeños, utilizados para abastecer pequeñas comunidades, que constan de
una turbina eólica, un generador diesel de respaldo y un banco de baterías.
Potencias superiores a 1 kW e inferiores a 100 kW
• Sistemas individuales por vivienda, que constan básicamente de una turbina eólica y
baterías para el almacenamiento de energía. Potencias inferiores a 1kW.


La energía eólica se obtiene de las corrientes de aire (viento), el viento es energía en
movimiento y éste movimiento es posible trasladarlo a otros elementos.
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La energía eólica se ha utilizado desde hace más de 3.000 años, para mover barcos a vela
o molinos para moler grano y extraer agua de los pozos.
Hoy en día, con mejores materiales, diseños e ingeniería más sofisticada, se construyen
centrales eoloeléctricas en las cuales la energía del viento se transforma en electricidad.
Estas centrales están formadas por una gran cantidad de molinos de viento colocados en
grupos, denominadas granjas eólicas

La energía geotérmica corresponde a la energía calorífica contenida en
interior de la tierra, que se transmite por conducción térmica hacia la
superficie, la cual es un recurso parcialmente renovable y de alta
disponibilidad. El conjunto de técnicas utilizadas para la exploración,
evaluación y explotación de la energía interna de la tierra se conoce
como geotermia.

el

Un campo geotérmico es fundamentalmente un depósito natural de
agua a alta presión y temperatura, bajo la corteza de la tierra. Los
elementos esenciales que determinan su conformación son:

Yacimiento geotérmico de alta temperatura
§
§

Existencia de una fuente de calor, y que no sea muy profundo. Esta fuente de calor
puede producirse por la actividad volcánica o por la interacción entre dos placas
tectónicas.
Presencia de formaciones geológicas permeables de la reserva

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§
§
§
§
§
§

Presencia de estructuras geológicas sobre el yacimiento, que actúen como una capa
sello, impermeable, favoreciendo la conservación del calor y de la presión de la
reserva.
La energía geotérmica, tiene distintas aplicaciones, entre las que se cuentan:
Calefacción de viviendas.
Usos agrícolas.
Usos industriales.
Generación de electricidad.

En el interior de nuestro planeta existen temperaturas muy elevadas que alcanzan los 3000
a 4000 °C produciéndose el denominado Magma. Éste, al tratar de salir choca con el agua
subterránea la que es calentada por el Magma, pudiendo llegar hasta los 200 °C. Entonces
el agua o vapor brotan hacia la superficie y aparecen los Geyseres y las fuentes termales o
las fumarolas.
Eso es lo que se llama Energía Geotérmica, el poder del agua, aprisionada en el fondo de la
tierra, que irrumpe, al igual que el líquido de una cafetera en ebullición.
Por el simple proceso químico de fermentación (pudrimiento) de residuos orgánicos como el
estiércol, hojas, cáscaras, etc.; se libera una cantidad de gases denominado biogas.
Con tecnologías apropiadas, el biogas se puede transformar en otros tipos de energía, como
calor, electricidad o energía mecánica.

El biogas también se puede producir en plantas biogasificadoras, colocando los residuos
orgánicos mezclados con el agua en un gran recipiente cerrado (digestor), donde se produce la
fermentación por medio de bacterias anaeróbicas.
Los océanos albergan energías de nivel incalculable que apenas aprovechamos. Realmente,
sólo existe una cuarta parte del planeta que no está cubierta de agua, las otras tres partes
guardan recursos energéticos de gran valor si supiéramos aprovecharlas; y no sólo de tipo
energético, también recursos animales, minerales o vegetales.
Actualmente apenas está explotada; las investigaciones se centran sobre todo en las mareas y
el oleaje, tanto una como otra ofrece expectativas, no en vano son fuentes permanentes con
gran potencial y además 100% renovables, aunque es la energía por mareas la que podría dar
el mejor rendimiento con menores complicaciones técnicas
Las mareas es el primer punto de atención de las posibles energías marinas explotables. Como
se sabe, son producidas por la Luna debido a la atracción que su masa y proximidad a la Tierra
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ejerce sobre todos los objetos que ésta contiene. Sin embargo, el agua por su fácil movilidad es
afectada en mayor medida, provocando la elevación del nivel del mar cíclicamente en aquellas
regiones de la Tierra por donde pasa nuestro satélite, que según el punto geográfico puede ser
de sólo unos pocos centímetros hasta varios metros; la inclinación de la Tierra también afecta a
estas variaciones. Durante todo el año se produce el ciclo de las mareas (dos pleamar y dos
bajamar cada 24 horas) y son perfectamente predecibles.

¿Cómo se aprovecha la energía de las mareas?...
La tecnología para aprovechar las mareas se basa en el sistema utilizado en los embalses de
los ríos. Como se sabe, estos embalses se ubican en lugares apropiados para almacenar el
agua a la mayor altura posible, de forma que millones de litros de agua obligue a salir a ésta
por un único orificio practicado en la parte mas baja del embalse, produciéndose un chorro a
gran presión que mueve las palas de una turbina para generar energía eléctrica. Este sistema
es sumamente eficaz y es utilizado generalizadamente, aunque genera otros problemas de
carácter social y ambiental, como los desplazamientos de población allí donde se ubique, o la
inundación de zonas que puede albergar recursos naturales de importancia.
Por su parte, los embalses construidos en el mar, denominadas centrales maremotrices,
pueden ser una alternativa ideal con menor coste ecológico. El sistema, como se dijo, se basa
en una variante del descrito para los embalses de los ríos. El objetivo es retener el agua de las
mareas cuando comienzan a subir, y mantenerlas cuando comiencen a descender hasta que
hayan alcanzado su mínimo. La energía potencial del agua acumulada es empleada para
mover las turbinas, al estilo del embalse de río, haciéndolas pasar por un conducto estrecho
que le da una alta presión.

Embalse de una central maremotriz
Existen algunas diferencias técnicas entre las centrales maremotrices y las de río. En las de río
se utilizan lugares que permiten concentrar el agua, y considerables alturas para darle presión
con un menor espacio de terreno. En las maremotrices, sin embargo, la altura está
determinada por el máximo nivel que adquiere la marea, porque una altura mayor sería
absolutamente inútil. Para compensar este problema, se edifican los embalses en anchura, con
objeto de disponer de un volumen potencial similar; esto implica realizar construcciones de
varios cientos de metros de ancho.

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Turbinas de una central maremotriz
La instalación maremotriz pose una serie de compuertas accionadas por motores gobernadas
desde una central, que permiten inundar los embalses cuando la marea sube. Cuando ésta ha
llegado a su límite superior las compuertas se cierran reteniendo el agua en su interior, el cual
es soltada durante la bajamar a través de unos conductos mucho más pequeños que le inciden
alta presión, y en el cual se encuentran instaladas unas turbinas generadoras de electricidad.
Lógicamente, en estos embalses al existir menor altura, según el principio de Pascal el agua
saldrá a menor velocidad que en un embalse de río, sin embargo esta compensado por la
superficie, que al ser mayor permite instalar también un número superior de turbinas, que
combinadas pueden igualar a la energía producida por el embalse de río, e incluso superarla,
pues así como en un río estamos limitados por la altura máxima que podríamos construir, en el
mar esta limitación sólo la marca el coste de las instalaciones

La energía de las olas
Otra forma de energía marina que podría ser aprovechable es la del oleaje, aunque todavía
en estudio. El principio para su explotación estaría centrado en la disposición de una gran red
de boyas flotantes, los cuales tendrían la facultad de girar alrededor de unos ejes fijos.
Cuando el oleaje golpease estas boyas las empujaría hacia atrás, recuperando por si mismas
la posición inicial cuando la ola hubiese pasado. Cada boya tendría acoplado un generador
que aprovecharía el movimiento de la boya para convertirlo en electricidad.

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Así como la central maremotriz tiene excelentes expectativas, el sistema de oleaje presenta
dificultades, algunas de importancia. Hay que tener en cuenta que el oleaje no es un
fenómeno estable; además, por debajo de determinado nivel de olas la generación de energía
podría ser nula. El mismo problema podría darse por exceso, si la amplitud de las olas es
excesiva podría dañar los dispositivos. Estas limitaciones no permiten pensar en una
aplicación práctica, por lo que cabe estimar que solamente tendría interés en determinadas
zonas, donde existen condiciones estables para su utilización.

Agotamiento de recursos naturales
La hidroelectricidad, al igual que la energía eólica y solar, es un recurso energético "limpio" y
renovable, cuyo adecuado aprovechamiento no produce trastornos ecológicos y se utiliza
como importante recurso energético en casi todos los países del mundo.
La potencia obtenida a través de los recursos hidráulicos depende del volumen de agua que
fluye por unidad de tiempo y de la altura de caída de ésta.
Una central hidroeléctrica es un conjunto de obras destinadas a convertir la energía cinética y
potencial del agua, en energía utilizable como es la electricidad. Esta transformación se
realiza a través de la acción que el agua ejerce sobre una turbina hidráulica, la que a su vez
le entrega movimiento rotatorio a un generador eléctrico.
Desde hace algunos años, en el mundo hay mayor conciencia de la necesidad de preservar
los recursos energéticos naturales no renovables. Para ello, se han implementado grandes
campañas para educar a los grandes y pequeños consumidores de energía (por ejemplo:
sector industrial, transporte y residencial), en el Uso Eficiente de la Energía. También se
están desarrollando estudios y experimentos que permitan masificar en un futuro no lejano, el
uso de fuentes de energía renovables, a través de los sistemas de energías no
convencionales (solar, eólica, oceánica, geotérmica, etc.).

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