miércoles, 30 de marzo de 2011

martes, 29 de marzo de 2011

Energia nuclear

La energía nuclear procede de reacciones de fisión o fusión de átomos en las que se liberan gigantescas cantidades de energía que se usan para producir electricidad.

En 1956 se puso en marcha, en Inglaterra, la primera planta nuclear generadora de electricidad para uso comercial. En 1990 había 420 reactores nucleares comerciales en 25 países que producían el 17% de la electricidad del mundo.

En los años cincuenta y sesenta esta forma de generar energía fue acogida con entusiasmo, dado el poco combustible que consumía (con un solo kilo de uranio se podía producir tanta energía como con 1000 toneladas de carbón). Pero ya en la década de los 70 y especialmente en la de los 80 cada vez hubo más voces que alertaron sobre los peligros de la radiación, sobre todo en caso de accidentes. El riesgo de accidente grave en una central nuclear bien construida y manejada es muy bajo, pero algunos de estos accidentes, especialmente el de Chernobyl (1986) que sucedió en una central de la URSS construida con muy deficientes medidas de seguridad y sometida a unos riesgos de funcionamiento alocados, han hecho que en muchos países la opinión pública mayoritariamente se haya opuesto a la continuación o ampliación de los programas nucleares. Además ha surgido otro problema de difícil solución: el del almacenamiento de los residuos nucleares de alta actividad.

Figura 7-5 > Esquema del funcionamiento de una central nuclear

Medidas de seguridad:

En las centrales nucleares habituales el núcleo del reactor está colocado dentro de una vasija gigantesca de acero diseñada para que si ocurre un accidente no salga radiación al ambiente. Esta vasija junto con el generador de vapor están colocados en un edificio construido con grandes medidas de seguridad con paredes de hormigón armado de uno a dos metros de espesor diseñadas para soportar terremotos, huracanes y hasta colisiones de aviones que chocaran contra él.

Repercusiones ambientales de la energía nuclear

Una de las ventajas que los defensores de la energía nuclear le encuentran es que es mucho menos contaminante que los combustibles fósiles. Comparativamente las centrales nucleares emiten muy pocos contaminantes a la atmósfera.

Los que se oponen a la energía nuclear argumentan que el hecho de que el carbón y, en menor medida el petróleo y el gas, sean sucios no es un dato a favor de las centrales nucleares. Que lo que hay que lograr es que se disminuyan las emisiones procedentes de las centrales que usan carbón y otros combustibles fósiles, lo que tecnológicamente es posible, aunque encarece la producción de electricidad.

Problemas de contaminación radiactiva

En una central nuclear que funciona correctamente la liberación de radiactividad es mínima y perfectamente tolerable ya que entra en los márgenes de radiación natural que habitualmente hay en la biosfera.

El problema ha surgido cuando han ocurrido accidentes en algunas de las más de 400 centrales nucleares que hay en funcionamiento. Una planta nuclear típica no puede explotar como si fuera una bomba atómica, pero cuando por un accidente se producen grandes temperaturas en el reactor, el metal que envuelve al uranio se funde y se escapan radiaciones. También puede escapar, por accidente, el agua del circuito primario, que está contenida en el reactor y es radiactiva, a la atmósfera.

El riesgo de la energía nuclear en Japón:

El terremoto en Japón ha reabierto un doloroso debate sobre la energía nuclear. El tsunami que se generó dañó, además, de otras centrales nucleares, la de Fukushima. Tres explosiones y un incendio han provocado un alto riesgo radiactivo que pone a los habitantes del país en peligro.

Las reacciones no se han hecho esperar y la canciller alemana, Angela Merkel, anunció la paralización de las centrales atómicas más antiguas de Alemania, mientras dure la moratoria de tres meses para verificar la seguridad de las centrales nucleares del país.

Estos episodios dañan aún más la deteriorada imagen que tiene este tipo de energía. Japón es el tercer productor de energía nuclear, por detrás de Estados Unidos y Francia. De hecho, el 80% de la energía que produce nuestro país vecino provienen de las 59 centrales nucleares y es el principal exportador de energía en Europa.

Radiaciones nucleares: La emisión de partículas desde un núcleo inestable se denomina desintegración radiactiva. La desintegración radiactiva solo sucede cuando hay un excedente de masa-energía en el núcleo.

Energia

Energía: capacidad de un cuerpo o sistema para ejercer fuerzas sobre otros cuerpos o sistemas o entre sus propios subsistemas.

Si las fuerzas ocasionan variaciones temporales microscópicas y desordenadas, hay transmisión de energía en forma de calor. Si las variaciones son macroscópicas o microscópicas ordenadas (fenómenos eléctricos y magnéticos) hay transmisión de energía en forma de trabajo.

Unidades: La unidad de energía definida por el Sistema Internacional de Unidades es el julio, que se define como el trabajo realizado por una fuerza de un newton en un desplazamiento de un metro en la dirección de la fuerza, es decir, equivale a multiplicar un Newton por un metro. Existen muchas otras unidades de energía, algunas de ellas en desuso.

Nombre	Abreviatura	Equivalencia en julios
Caloría	cal	4,1855
Frigoría	fg	4.185,5
Termia	th	4.185.500
Kilovatio hora	kWh	3.600.000
Caloría grande	Cal	4.185,5
Tonelada equivalente de petróleo	Tep	41.840.000.000
Tonelada equivalente de carbón	Tec	29.300.000.000
Tonelada de refrigeración	TR	3,517/h
Electronvoltio	eV	1.602176462 × 10^-19
British Thermal Unit	BTU o BTu	1.055,05585
Caballo de vapor por hora²	CVh	3,777154675 × 10^-7
Ergio	erg	1 × 10^-7
Pie por libra (Foot pound)	ft × lb	1,35581795
Foot-poundal³	ft × pdl	4,214011001 × 10^-11

Formulas: -Energía cinética se produce cuando hay movimiento: Ec=1/2mv² en Julios (J)

-Energía potencial se produce cuando se encuentra a una determinada altura:
Ep=m.g.h en Julios (J)

-Energía mecánica: Em=Ec+Ep.

Ejercicio:

Un martillo mecanico para clavar pilotes tiene una masa de 600 kg y unde el pilote 0,2 m cada vez que cae libre sobre el. si la masa tarda 2 seg en caer cual es

la energia cinetica del martillo en el momento de chocar con el pilote

la fuerza que se opone al undimiento del pilote.

ec=1/2mv

Vf=gt

Vf=(9,8m/s)(2seg)=19,6m/seg

ec=1/2(600kg)(19.6m/s² )

ec=115.248J

145.248Nw*m/0.2m=F

F=576240Nw

Video:

potencia

Definicion: En fisica, potencia es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo. Esto es equivalente a la velocidad de cambio de energía en un sistema o al tiempo empleado en realizar un trabajo, según queda definido por:

$P=\frac{dE}{dt}$ ,

donde

P es la potencia

E es la energía o trabajo

t es el tiempo.

La potencia se puede considerar en función de la intensidad y la superficie:

P = I · S

P es la potencia realizada

I es la intensidad

S es la superficie.

Unidades de potencia:

Sistema Internacional (SI):
- vatio, (W)
Sistema inglés:
- caballo de potencia o horse power, (HP)
  - 1 HP = 550 ft·lbf/s
  - 1 HP = 745,699 871 582 270 22 W
Sistema técnico de unidades:
- kilográmetro por segundo, (kgm/s)
Sistema cegesimal
- ergio por segundo, (erg/s)
Otras unidades:

caballo de vapor, (CV)

1 CV = 75 kgf·m/s = 735,49875 W.

Formulas: P = T / t P = F · d / t P = F · V

Partiendo de la primer fórmula, la Potencia es igual al Trabajo (en algunos casos total) divido entre el tiempo; la segunda fórmula aplica el término de que el trabajo es la Fuerza por Distancia, esto entre un tiempo. La tercera aplica el concepto de Velocidad, siendo una distancia recorrida en un cierto tiempo.

En trayectorias lineales se expresa como

$\ W = \vec F \cdot \vec d$

siendo

$\vec F$ es el vector resultante de todas las fuerzas aplicadas, que para el caso deben tener la misma dirección que el vector desplazamiento pero no necesariamente el mismo sentido. Si los vectores tienen dirección opuesta, es decir quedan como rectas secantes formando un ángulo recto el trabajo efectuado es 0.

$\vec d$ es el vector desplazamiento

$\ dW = \vec F \cdot d\vec r=F_T ds$

donde

F T

indica la componente tangencial de la fuerza a la trayectoria.

Para calcular el trabajo a lo largo de toda la trayectoria basta con integrar entre los puntos inicial y final de la curva. En el caso más simple de una fuerza constante

F

aplicada sobre una distancia

d

, el trabajo realizado se expresa como la formula siguiente:

$\ W = F d$ .

EJercico:

Calcular la velocidad que alcanza un automovil de 1500kg, en 16 segundos partiendo del reposo, si tiene una potencia de 100hp:

P=T/t

P=F*d/t

d=1/2at a la dos

P=ma*1/2*at a la dos/t------------------- P=1/2ma a la dos*t

t(2p/m)=(a, a la dos t )t

2Pt/m=a al dos t a la dos ---------Vf=2pt/m

Vf=2(7448watt)16seg/1500kg

=39,86m/seg. Video:

lunes, 28 de marzo de 2011

trabajo

Definición:

En física, se entiende por trabajo a la cantidad de fuerza multiplicada por la distancia que recorre dicha fuerza. Esta puede ser aplicada a un punto imaginario o a un cuerpo para moverlo. Pero hay que tener en cuenta también, que la dirección de la fuerza puede o no coincidir con la dirección sobre la que se está moviendo el cuerpo. En caso de no coincidir, hay que tener en cuenta el ángulo que separa estas dos direccion

Unidades de trabajo:
Sistema M.K.S:   T=F.d
   T=N.m
   T=Kg.m/seg.m
   T=kgm/seg:julio
Un julio es el trabajo realizado con una fuerza de un NEWTON para mover una masa, una distancia de un metro.

Sistema C.G.S:
   T=F.d
   T=DINA.cm
   T=gr.cm/seg.ERGIO
1 ERGIO=1DINA.1cm
Un ERGIO es el trabajo que realiza una fuerza de una DINA para desplazar una masa una distancia de 1 cm.

Sistema F.P.S:
   T=F.d
   T=poundal.ft
   T=lb.ft/seg.ft
1foot-poundal=1poundal.1ft
1foot-poundal es el trabajo realizado por una fuerza de un poundal para desplazar una masa una distancia de un ft.

Sistema gravitacional:
   T=F.d
   T=kgf.m=kilogrametro

Formulas:
   T=F.d
   T=F.d.cos
   m.g=F

   T=NW.M
   kg.m/seg.m

EJERCICIO:
     Veamos un ejemplo:

Una fuerza de 20 Newton se aplica a un cuerpo que está apoyado sobre una superficie horizontal y lo mueve 2 metros. El ángulo de la fuerza es de 0 grado con respecto a la horizontal. Calcular el trabajo realizado por dicha fuerza.

T = F. d. Cosα

T = 20 N. 2 Mts. Cos0

T = 40 NM. = 40 J (Joule).

VIDEO: