CAPITULO I: FUNDAMENTO TEORICO
1.4. USO DE LAS ENERGIAS RENOVABLES EN LOS PROCESOS DE REMEDIACION
A. Tecnologías del aprovechamiento de la energía solar: Los recursos energéticos renovables, son afortunadamente muy abundantes en el planeta. Solo como un ejemplo de la abundancia de las fuentes de Energías Renovables, baste decir que la energía solar recibida cada 10 días sobre la Tierra equivale a todas las reservas conocidas de petróleo, carbón y gas. La figura 13, muestra la distribución de energía solar incidente en la Tierra dada en términos de la insolación diaria promedio anual medida en KWh/m2/ año. Los paralelos 40o N y 35o S definen la llamada “Franja Solar” que tiene la peculiaridad de albergar al 70% de la población mundial y recibir la mayor cantidad de energía solar del planeta. Como se observa en la figura, Peru queda dentro de esta franja y su potencial de aprovechamiento de energía solar es uno de los más altos del mundo. Alrededor de tres cuartas partes del territorio nacional son zonas con una insolación media del orden de los 5 KWh/m2 al día, el doble del promedio en EUA. Particularmente la zona del noroeste del país (los estados de Chihuahua, Sonora y Baja California) posee el recurso solar más abundante con insolaciones que llegan a los 6 KWh/m2 al día.
Biblioteca
de Ingeniería
Química
¿Cómo se aprovecha la energía solar? Empecemos diciendo que la energía solar es energía electromagnética emitida por nuestra estrella más cercana: el Sol, que al interaccionar con la materia dicha energía es transformada en otras formas de energía. Existen varios mecanismos naturales que transforman a la energía solar en alguna otra forma de energía útil para el ser humano. Entre esos mecanismos se encuentran los físicos, los químicos y los biológicos.
Figura Nº 13: Distribución de la energía solar en el mundo Kwh/m2/año
Radiación solar: La radiación que emite un cuerpo en función de la temperatura viene dada por la ley de Stefan - Boltzman:
M =σT4 Dónde:
M = Densidad total de flujo radiante emitida por cuerpo en W/m2 σ = Constante de Stefan-Boltzman = 5,67 x 10-8 [W m-2 K-4] T = Temperatura del cuerpo en K
El Sol irradia energía en todas las direcciones y parte de este flujo llega a la Tierra a través del espacio vacío. Esta energía se emite en dos formas, como:
Biblioteca
de Ingeniería
Química
- Radiación electromagnética, que incluye: los rayos ultravioletas, los rayos X, la luz visible, las radiaciones infrarrojas, las microondas y las ondas de radio. - Viento solar, compuesto de partículas atómicas energizadas: neutrinos y
protones. La atmósfera de la Tierra es una capa protectora de esta radiación y del viento solar. La disminución en la capa de ozono de la Tierra reduce el grado de protección contra la radiación, especialmente de los rayos ultravioleta.
Aplicaciones de la energía solar: El desarrollo tecnológico actual permite aprovechar la energía del Sol para los usos más diversos. Las aplicaciones pueden ser agrupadas en:
Figura Nº 14: Aplicaciones de la energía solar en las tecnologías.
B. Importancia del viento en el planeta: El viento es la variable de estado de movimiento del aire. En meteorología se estudia el viento como aire en movimiento tanto horizontal como verticalmente. Los movimientos verticales del aire caracterizan los fenómenos atmosféricos locales, como la formación de nubes de tormenta.
El viento es causado por las diferencias de temperatura existentes al producirse un desigual calentamiento de las diversas zonas de la Tierra y de la atmósfera. Las masas de aire más caliente tienden a ascender, y su lugar es ocupado entonces por las masas de aire circundante, más frío y, por tanto, más denso. Se denomina propiamente "viento" a la corriente de aire que se desplaza en sentido horizontal, reservándose la denominación de
Biblioteca
de Ingeniería
Química
"corriente de convección" para los movimientos de aire en sentido vertical. La dirección del viento depende de la distribución y evolución de los centros isobáricos; se desplaza de los centros de alta presión (anticiclones) hacia los de baja presión (depresiones) y su fuerza es tanto mayor cuanto mayor es el gradiente de presiones. En su movimiento, el viento se ve alterado por diversos factores tales como el relieve y la aceleración de Coriolis. En superficie, el viento viene definido por dos parámetros: la dirección en el plano horizontal y la velocidad.
Figura Nº 15: Esquema del comportamiento de los vientos.
C. La humedad en muestro medio: El agua es uno de los principales componentes de la atmósfera, en la que puede existir como gas, como líquido, y como sólido. La presencia del agua en los tres estados de agregación se debe a que las condiciones físicas (temperatura y presión) necesarias para que se produzcan dichos cambios de estado se dan normalmente en la atmósfera. La humedad es la cantidad de vapor de agua que contiene el aire. Esa cantidad no es constante, sino que dependerá de diversos factores, como si ha llovido recientemente, si estamos cerca del mar, si hay plantas, etc. Existen diversas maneras de referirnos al contenido de humedad en la atmósfera:
Humedad absoluta: Masa de vapor de agua, en gramos, contenida en 1m3 de aire seco.
Biblioteca
de Ingeniería
Química
Humedad específica: Masa de vapor de agua, en gramos, contenida en 1 kg de aire.
Razón de mezcla: Masa de vapor de agua, en gramos, que hay en 1 kg de aire seco. Sin embargo, la medida de humedad que más se utiliza es la denominada humedad relativa, que se expresa en tanto por ciento (%) y se calcula según la siguiente expresión:
Dónde:
e: Contenido de vapor de la masa de aire
E: Capacidad máxima de almacenamiento de masa de aire, llamada presión de vapor saturante.
Este valor nos indica la cantidad máxima de vapor de agua que puede contener una masa de aire antes de transformarse en agua líquida (esto es lo que se conoce como saturación). De alguna forma, la humedad relativa nos da una idea de lo cerca que está una masa de aire de alcanzar la saturación. Una humedad relativa del 100% es indicativa de que esa masa de aire ya no puede almacenar más vapor de agua en su seno, y a partir de ese momento, cualquier cantidad extra de vapor se convertirá en agua líquida o en cristalitos de hielo, según las condiciones ambientales.
Figura Nº 16: Ciclos del aguas; formación de Humedad.