LA ENERGA DEL

MAR

David Puertollano

Eduardo Elio Lacal

Diego Langarita

Rubn Villacampa

25 de Mayo de 2011

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NDICE

1. INTRODUCCIN 1.1. DEFINICIN ENERGA MAREOMOTRIZ Y ENERGA UNDIMOTRIZ 1.2. MAREAS 1.3. OLAS 1.4. CORRIENTES

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2. MTODOS DE OBTENCIN DE ENERGA 2.1. ENERGA UNDIMOTRIZ

2.1.1. Sistemas de obtencin de energa del oleaje Basados en el aprovechamiento de:

a) El empuje de la ola b) Altura de la superficie de la ola c) Variacin de la presin bajo la superficie de la ola d) Sistemas basculantes e) Sistemas de bombeo

2.1.2. Ventajas e inconvenientes de la energa undimotriz 2.1.3. Energa undimotriz en Espaa 2.1.4. Futuro de la energa undimotriz

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2.2. ENERGA MAREOMOTRIZ 2.2.1. Sistemas de obtencin de energa de las mareas

Turbinas Kaplan Turbinas Bulbo Comparacin Central Mareomotriz de la Rance

2.2.2. Ventajas y desventajas de la energa mareomotriz 2.2.3. Futuro de la energa mareomotriz

14 17 19

2.3. ENERGA DE LAS CORRIENTES MARINAS Tipo hlice

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2.4. ENERGA DE LA TEMPERATURA DEL AGUA (ENERGA INTERNA) Segn el tipo de ciclo:

a) Circuito abierto b) Circuito cerrado

2.4.1. Ventajas e inconvenientes de la energa mareotrmica 2.4.2. Futuro de la energa mareotrmica

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3. CONCLUSIONES 24 4. BIBLIOGRAFA

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1. INTRODUCCIN

La energa es la mayor o menor capacidad de realizar un trabajo o producir un efecto

en forma de movimiento, luz, calor, etc. Es la capacidad para producir transformaciones.

Con un promedio de 4 Km. de profundidad, mares y ocanos cubren las tres cuartas

partes de la superficie de nuestro planeta. Constituyen un enorme depsito de energa

siempre en movimiento. En la superficie los vientos provocan las olas que pueden alcanzar

hasta 12 metros de altura, 20 metros debajo de la superficie, las diferencias de temperatura

(que pueden variar de -2 C a 25 C) engendran corrientes.

Las mareas, es decir, el movimiento de las aguas del mar, producen una energa que se

transforma en electricidad en las centrales mareomotrices y undimotrices. Se aprovecha la

energa liberada por el agua de mar en sus movimientos de ascenso y descenso de las mareas

(flujo y reflujo).

1.1. DEFINICIN DE ENERGAS MAREOMOTRIZ Y UNDIMOTRIZ: La energa mareomotriz es la que se obtiene aprovechando las mareas, es decir, la

diferencia de altura media de los mares segn la posicin relativa de la Tierra y la Luna, y que

resulta de la atraccin gravitatoria de esta ltima y del Sol sobre las masas de agua de los

mares.

La energa undimotriz, a veces llamada energa olamotriz, es la energa producida por

el movimiento de las olas.

Con mtodos de aprovechamiento adecuado, son fuentes de energa renovable y

limpia.

1.2. MAREAS Como ya se ha dicho, la energa gravitatoria terrestre y lunar, la energa solar y la

elica dan lugar, respectivamente, a tres manifestaciones de la energa del mar: mareas,

gradientes trmicos y olas.

La causa de las mareas es la atraccin que la Luna y el Sol ejercen sobre las aguas

ocenicas. El fenmeno consiste en elevaciones del nivel del mar que coinciden con los pasos

de la luna, seguidas de los respectivos descensos. Se producen dos mareas altas y dos bajas en

el trascurso de cada da lunar, es decir 24 horas y 50 minutos. La Luna tiene ms influencia que

el Sol en las mareas, pues su atraccin gravitatoria es mayor (dos veces y cuarto superior a la

del Sol). Las llamadas mareas vivas (las ms intensas) ocurren cuando la Tierra, la Luna y el Sol

estn alineados y se suman los efectos gravitatorios de los dos astros. Las mareas muertas (las

ms pequeas) ocurren cuando la Luna y el Sol forman un ngulo recto con la Tierra. En

altamar y en las costas de los mares interiores las mareas suelen ser ms dbiles, mientras que

en las costas ocenicas las amplitudes aumentan de manera extraordinaria.

Debido a la rotacin terrestre, se genera una fuerza centrfuga de las partculas fluidas

de los ocanos, originando un abultamiento en la zona del ecuador que rodea la Tierra.

La suma de estos dos fenmenos (la diferencia de atraccin lunar y la fuerza

centrfuga) provocan dos abombamientos de los ocanos, en los lugares ms cercanos y ms

lejanos a la Luna, de la superficie de la Tierra.

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Se llama perodo del ciclo completo de una marea al perodo de tiempo comprendido

entre una pleamar y la bajamar que la sigue, y que abarca ms o menos doce horas y

veinticinco minutos.

La altura o amplitud de la marea es la diferencia de nivel entre la pleamar y la bajamar

que puede ser casi imperceptible (30 a 50 centmetros) o impresionante (21 metros).

Todos los mares tienen mareas, pero donde el fenmeno es evidente es en los

ocanos abiertos y especficamente las bahas y estrechos en los cuales se internan las aguas

de stos.

1.3. OLAS Las olas del mar son ondas mecnicas (es decir, perturbaciones de un medio material)

de las llamadas superficiales, que son aquellas que se propagan por la interfaz (la frontera)

entre dos medios materiales. En este caso se trata del lmite entre la atmsfera y el ocano. La

fuerza generadora de las ondas que comnmente llamamos oleaje es el viento, y la

restauradora es la gravedad.

Cuando pasa una ola por aguas profundas (a una profundidad mayor a /2 de su

longitud de onda), las molculas de agua regresan casi al mismo sitio donde se encontraban

originalmente. Se trata de un vaivn con una componente vertical, de arriba a abajo, y otra

longitudinal, la direccin de propagacin de la onda. Hay que distinguir dos movimientos. El

primero es la oscilacin del medio movido por la onda, que en este caso, como hemos visto, es

un movimiento iterativo. El segundo es la propagacin de la onda, que se produce porque la

energa se transmite con ella, trasladando el fenmeno con una direccin y velocidad, llamada

en este caso velocidad de onda.

En realidad se produce un pequeo desplazamiento neto del agua en la direccin de

propagacin, dado que en cada oscilacin una molcula o partcula no retorna exactamente al

mismo punto, sino a otro ligeramente ms adelantado. Es por esta razn por la que el viento

no provoca solamente olas, sino tambin corrientes superficiales.

Parmetros de las olas:

A = amplitud.

H = altura.

= longitud de onda.

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La parte ms alta de una ola es su cresta, y la parte ms profunda de la depresin

entre dos olas consecutivas se llama valle. A la distancia entre dos crestas se le denomina

longitud de onda () y a la diferencia de altura entre una cresta y un valle se le llama altura de

la ola. La amplitud es la distancia que la partcula se aparta de su posicin media en una

direccin perpendicular a la de la propagacin. La amplitud vale la mitad de la altura. La

pendiente () es el cociente de la altura y la longitud de onda:

= H /

Se llama perodo () al tiempo que transcurre entre el paso de dos crestas consecutivas

por el mismo punto. La velocidad de onda (tambin llamada velocidad de fase o celeridad), es

decir la velocidad de propagacin, se calcula dividiendo la longitud de onda por el perodo:

c = /

En aguas profundas (>/2) la velocidad de onda es proporcional a la longitud de onda,

en aguas muy superficiales (

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2. MTODOS DE OBTENCIN DE ENERGA

Segn el mtodo o medio utilizado para aprovechar la energa que brinda una fuente,

pueden diferenciarse dos tipos de conversin:

Conversin primaria: Consiste en la extraccin de la energa de las olas mediante

sistemas mecnicos o neumticos, convirtiendo el movimiento de las olas, en el movimiento de

un cuerpo o en un flujo de aire. La energa del oleaje se puede aprovechar para mover

flotadores en sentido vertical y en rotacin. Se denominan sistemas primarios o de primera

Generacin.

Conversin secundaria: Consiste en la conversin de movimientos mecnicos o

neumticos en energa utilizable, generalmente electricidad. Los medios utilizados para ello

son turbinas neumticas e hidrulicas, dispositivos de transmisin mecnica, y de induccin

magntica. Se denominan sistemas secundarios o de segunda Generacin.

2.1. ENERGA UNDIMOTRIZ Las olas son el resultado del efecto del viento, lo que origina una transferencia de energa hacia la superficie del ocano. Son, por tanto, una forma de energa cintica a la que se

puede acceder usando diversos mecanismos, que responden al movimiento de las olas,

captando parte de su energa. En definitiva, la energa undimotriz consiste en el

aprovechamiento de la energa cintica y potencial del oleaje para la produccin de

electricidad.

El oleaje es un derivado directo de la energa solar: el calentamiento desigual de la

atmsfera terrestre genera viento, y el viento genera olas. Una de las propiedades

caractersticas de las olas es su capacidad de desplazarse a grandes distancias sin apenas

prdida de energa, debido a que la energa disipada por el roce de las partculas, es

adquirida de nuevo gracias al viento de la capa superficial, efectos gravitatorios, etc. Por

ello, la energa generada en cualquier parte del ocano acaba en el borde continental, de esta

manera, su energa se concentra en las costas.

La energa contenida en las olas vara de un sitio a otro, pero, en general, cuanto ms

alejadas del ecuador estn, ms energa contendrn. Aunque condiciones locales, tales

como, tipo de costa, lugar donde se generen y profundidad del ocano, tienen una gran

importancia en la definicin de la cantidad de energa. Se estima que se puede obtener unos

1.000 TWh anuales del flujo de energa de las olas en Europa, cantidades a tener muy en

cuenta de cara a una futura expansin en el aprovechamiento de este tipo de energa.

2.1.1. Sistemas de obtencin de energa del oleaje Las tcnicas de utilizacin energtica del oleaje aprovechan estos fenmenos bsicos

que se producen en las olas, y son:

Los sistemas activos son aquellos en los que los elementos del dispositivo, al moverse

a impulsos del oleaje, generan energa aprovechando el movimiento relativo entre sus partes

fijas y mviles.

Los sistemas pasivos son aquellos en los que la estructura permanece inmvil,

generndose energa directamente, a partir del propio movimiento de las partculas de agua.

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Entre ellos, los sistemas desarrollados estn ideados para el aprovechamiento de:

a) El empuje de la ola: La energa de las olas se puede absorber mediante un obstculo

que transmite la energa a un pistn. Debido a que el exceso de energa acaba destruyendo los

sistemas por erosin, no ha sido implantado a gran escala. Tambin se denomina energa

olamotriz. Son sistemas activos primarios.

Tipo Oyster (Ostra) Este tipo de sistema aprovecha el golpeo intermitente de las olas, as como el flujo y el

reflujo inconstante del proceso, moviendo un pistn que acciona a su vez una bomba de alta

presin de un circuito hidrulico conectado a una turbina. Este tipo es aplicable dependiendo

sobre todo del tamao del aparato, lugar de situacin y profundidad:

| 20 cm|

Existen desde unidades pequeas de 20 cm de espesor de pala, hasta las grandes ostras con palas de

ms de 10 metros de longitud.

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b) La variacin de la altura de la superficie de la ola: Situando estructuras flotantes

que se mueven con las olas, de manera que puedan captar su energa. Se dispone de un gran

nmero de los mismos para capturar la energa.

Su pequeo tamao resulta ventajoso y

permite su fabricacin en serie. La mayora de

estos aparatos utilizan el efecto de bombeo que

proporciona un flotador. Sus inconvenientes

derivan principalmente de la fiabilidad de los

caudales y de la interconexin elctrica. Se les

puede considerar aparatos de segunda

generacin.

Otro tipo de mecanismo que capta la

energa generada por la diferencia de altura de

la ola con la superficie es:

Wave Dragon El mecanismo es muy sencillo: Una barrera captura el agua de las olas que sobrepasan

un cierto nivel y la almacena en un estanque flotante. Al pasar por unas turbinas

hidroelctricas, su energa potencial se convierte en energa elctrica. El dragn de olas no usa

ningn mecanismo intermedio, sino que simplemente captura la energa potencial del agua

elevada de forma natural. De construccin muy simple, este mecanismo slo tiene una parte

mvil: las turbinas de tipo bulbo. Todava est en proceso de investigacin y desarrollo.

c) Variacin de la presin bajo la superficie de la ola: Son sistemas de columna de

agua oscilante. Consisten en una cmara abierta al mar, que encierra un volumen de aire que

se comprime y se expande por la oscilacin del agua inducida por el oleaje. Esta variacin de

presin es aprovechada por las turbinas, que son reversibles, para aprovechar tambin el

reflujo del aire llenando la cmara cuando el nivel de agua disminuye. Pueden ser

considerados como sistemas de primera generacin y existen fijos y mviles.

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d) Sistemas basculantes: pueden ser tanto flotantes como sumergidos. El movimiento

de balanceo se convierte a travs de un sistema hidrulico o mecnico en movimiento lineal o

rotacional para el generador elctrico. Son de segunda generacin. Existen varios ingenios que

permiten este tipo de coleccin energtica, de los cuales destacan, por su aplicacin ms

extendida:

Pelamis Es un ingenio metlico flotante y articulado, que al ser movido por las olas vara la

posicin relativa de las componentes del cuerpo, generando electricidad. Varios dispositivos

se pueden conectar juntos y llegar a la orilla a travs de un solo cable submarino. Los modelos

pueden variar, segn el sistema que incorporen para la obtencin de energa.

Es un mecanismo basado en el principio de la Balsa de Cockerell (tambin llamados

Rafts), donde el movimiento de las plataformas impulsa un fluido viscoso, generalmente

aceite, para moverlo a presin en un circuito que incorpora una turbina.

Tambin existen de tipo inductivo, donde el movimiento relativo de una parte

magntica en un alternador genera directamente energa elctrica.

Pato Salter Consiste en un flotador cuya seccin ms estrecha se enfrenta a la ola con el fin de

absorber su movimiento. Los flotadores giran bajo la accin de las olas alrededor de un eje,

cuyo movimiento de rotacin acciona una bomba de aceite que se encarga de mover una

turbina. Recibe el nombre de su parecido con la forma de un pato.

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e) Sistemas de bombeo: aprovechan el movimiento vertical de las partculas del agua

para generar un sistema de bombeo mediante un flotador que impulsa el agua en una

manguera:

Searaser El Searaser aprovecha la energa de las olas en la costa para bombear agua tierra

adentro. La utilidad est en que se pueden montar pequeas centrales hidrulicas para la

generacin de electricidad aprovechando la cada del agua bombeada de nuevo al mar.

El invento no requiere de ningn tipo de aporte de energa elctrica externo, y tiene

unos costes de mantenimiento muy bajos, sin necesidad de lubricantes.

Adems de la utilidad de crear balsas de agua en zonas costeras para utilizarlas para la

generacin de electricidad mediante la tecnologa de las minicentrales hidrulicas, otra utilidad

es la de subir el agua hasta las desaladoras. De esta forma habra un importante ahorro

energtico en la desalacin de agua.

Se han realizado pruebas en las que se ha conseguido elevar agua a 50 metros, y se

espera poder optimizar el proceso para lograr que el agua suba hasta los 200 metros.

Esquema de funcionamiento de un Searaser

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Ejemplo de instalacin de Searaser para bombear agua y lograr su turbinado. Este sistema es

tericamente perfecto. Se han aadido a un generador elico marino para aumentar la efectividad

energtica de cada torre.

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2.1.2. Ventajas e inconvenientes de la energa undimotriz La instalacin de sistemas generadores de este tipo de energa, tienen las siguientes

ventajas:

Creacin de zonas de calma: son beneficiosas en el caso de su aplicacin a la

acuicultura ya que permite colocar jaulas en zonas ms alejadas de la costa. De esta

forma se puede disminuir el gran conflicto que existe entre este sector y el turismo,

debido a los inconvenientes que ocasionan las jaulas de peces con respecto al impacto

visual y a los malos olores. Por otra parte, determinados sistemas de generacin de

energa undimotriz pueden producir zonas de calma para playas que alternativamente

tendran un rompeolas tradicional, dando una doble utilidad a estas estructuras.

Autoabastecimiento energtico de ciertas infraestructuras del puerto: la generacin

de energa puede abastecer elctricamente a los equipamientos portuarios y de ocio

que se encuentren en la zona al igual que a los barcos atracados.

Aprovechamiento de estructuras existentes: Ciertos sistemas de generacin de

electricidad a partir de energa undimotriz pueden incorporarse sobre las estructuras

tradicionales de un puerto (diques, rompeolas, etc.) dando a estos elementos

mltiples usos y por lo tanto un valor aadido importante.

Nuevas fuentes de ingresos para un puerto.

Tambin se presentan los siguientes inconvenientes:

Reduccin de espacio navegable: La creacin de grandes espacios con este tipo de

infraestructuras implica que deba ser continuamente evitado por el trfico martimo

cercano.

Mantenimiento: Siempre debe ser cuidado y reparado, teniendo equipos especiales

de buzos, tcnicos, embarcaciones e instalaciones preparadas para solucionar

cualquier imprevisto.

2.1.3 Energa Undimotriz En Espaa En Espaa an no se aprovecha este tipo de energa de forma comercial, solamente en

Cantabria y el Pas Vasco existen dos centrales piloto en Santoa y en Motrico. As mismo,

existe un proyecto para instalar una planta undimotriz en Granadilla (Tenerife).

Santoa, Cantabria: Es un parque energtico basado en la descripcin B) hecha anteriormente: boyas cuyo

movimiento armnico hace generar una corriente elctrica debido a las diferencias de

potencial elctrico inducido. La corriente se transmite a tierra a travs de un cable submarino.

Iberdrola, la promotora, ha instalado 10 boyas sumergidas a una profundidad de 40 metros, a

una distancia de la costa entre 1,5 y 3 kilmetros, ocupando una superficie de unos 2000 km.

Las boyas tienen una potencia total de 1,5 MW, y suben y bajan al vaivn de las olas,

enrollando y desenrollando un cable que mueve un generador de energa. Segn sus

promotores, las principales ventajas de este sistema son su seguridad, al encontrarse

sumergido, su mayor durabilidad y un impacto ambiental mnimo.

Motrico, Pas Vasco: En este pueblo se ha instalado una boya que se basa en la tecnologa de columna de

agua oscilante, que puede generar una potencia de 40 kW y la idea es que est siendo probado

para aadir otras nuevas boyas en el futuro, que podran generar una potencia de 500 KW.

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Galicia y Tenerife All se est probando la Serpiente Pelamis. Por otra parte, en el puerto de

Granadilla, Tenerife, tambin est prevista la instalacin de una planta de energa undimotriz

para probar su funcionamiento, aunque el tipo de sistema est todava por decidir.

Todo esto no es de extraar, pues son lugares estratgicamente localizados, debido a

la mayor bravura del Ocano Atlntico, frente a la calma del Mar Mediterrneo:

2.1.4. Futuro de la energa undimotriz La energa generada a partir de las olas pertenece al sector de las energas renovables,

y es un rea en alto crecimiento dado la importancia de encontrar fuentes de energa

alternativas, sostenibles y limpias.

El primer convertidor de energa undimotriz se patent en Francia en 1799. Sin

embargo, el lento desarrollo de la tecnologa y los enormes costes han provocado que no se

hayan realizado grandes proyectos hasta estos ltimos aos. En Espaa, este sector est

recibiendo el apoyo de las diversas Administraciones, las cuales estn promoviendo varias

iniciativas a diferentes niveles para fomentar el desarrollo tecnolgico de este tipo de energa

renovable.

Segn Wedge Global, Espaa se perfila como un pas lder para el desarrollo de las

energas renovables marinas por tres principales motivos:

1) Existencia de uno de los mejores recursos energticos de Europa,

2) Marco legislativo actual y a futuro contemplando la energa undimotriz,

3) Modelo de xito perfectamente probado (experiencia con energa elica).

Al igual que el Searaser, la Pelamis

tambin puede combinarse con

otros tipos de sistemas para resultar

mucho ms efectiva.

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2.2. ENERGA MAREOMOTRIZ La explotacin de la energa potencial correspondiente a la sobreelevacin del nivel del

mar parece en teora muy simple: se construye un dique cerrando una baha, estuario o golfo

aislndolo del mar exterior, se colocan en l los equipos adecuados (turbinas, generadores,

esclusas) y luego, aprovechando el desnivel que se producir como consecuencia de la marea,

se genera energa entre el embalse as formado y el mar exterior.

Esta energa, pese a sus potenciales ventajas, no ha sido de las ms estudiadas y

solamente Francia y la ex-Unin Sovitica tienen experiencia prctica en centrales elctricas

accionadas por mareas.

La energa mareomotriz podra aportar unos 635.000 GW/h anuales, equivalentes a

1.045.000.000 barriles de petrleo 392.000.000 toneladas de carbn cada ao,

evidentemente, sin repercusiones tan severas al medioambiente como la quema de

combustibles fsiles.

El nico problema es el elevado costo inicial por kW de capacidad instalada, pero se

debe tener en cuenta que no requiere combustible, no contamina la atmsfera y se estima su

vida til en un siglo. Por todo ello, sera interesante retomar el estudio de stas y otras

energas renovables no convencionales para asegurar un futuro predecible.

Los avances actuales de la tcnica, el acelerado crecimiento de la demanda energtica

mundial y el siempre latente incremento en el precio de los combustibles son factores

primordiales que acercan cada vez ms la implantacin de este tipo de sistemas de generacin

de energa.

2.2.1. Sistemas de obtencin de energa de las mareas El sistema consiste en aprisionar el agua en el momento de la alta marea y liberarla,

obligndola a pasar por las turbinas durante la bajamar. Cuando la marea sube, el nivel del mar

es superior al del agua del interior del ro. Abriendo las compuertas, el agua pasa de un lado a

otro del dique, y sus movimientos hacen que tambin se muevan las turbinas de unos

generadores de corrientes situados junto a los conductos por los que circula el agua. Cuando

por el contrario, la marea baja, el nivel del mar es inferior al de la ra, porque el movimiento

del agua es en sentido contrario que el anterior, pero tambin se aprovecha para producir

electricidad.

La innovacin est constituida por la instalacin de grupos de tipo bulbo, que

permiten aprovechar la corriente en ambos sentidos, de flujo y de reflujo, de esta forma se

utiliza al mximo las posibilidades que ofrecen las mareas.

Cada grupo est formado por una turbina, cuya rueda motriz tiene cuatro palas

orientables y va acoplada directamente a un alternador. Funcionan ambos dentro de un crter

metlico en forma de ojiva.

Esquema de funcionamiento de una turbina de tipo bulbo en un sistema de

aprovechamiento de energa mareomotriz.

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Al contrario que en turbinas de tipo Pelton o Francis, la potencia de la turbina depende

en mayor medida del caudal, y no del salto. La turbina Kaplan se adapta a pequeas alturas y

grandes caudales. Las alturas varan entre los 4 y 90 metros y su velocidad especfica ns est

comprendida entre 300 y 900 rpm.

La demanda creciente de energa oblig al diseo de toda clase de aprovechamiento

posible. Incluso para menores alturas y mayores caudales. Apareci entonces la turbina bulbo,

capaz de aprovechar saltos de entre 1 a 15 metros de altura. Con ella el campo de aplicacin

de las turbinas aumenta hasta ns = 1150.

Turbinas Kaplan Son turbinas de tipo hlice, pero con los labes del rodete orientables, y que lleva el

nombre de su inventor, Viktor Kaplan. Al poder variar la posicin de los labes, puede buscarse

que su inclinacin coincida en cualquier punto de funcionamiento con la direccin del flujo a la

entrada del rodete, por lo que se adapta bien a un amplio rango de carga.

El paso de flujo es totalmente axial.

Las turbinas hlice tienen un buen

rendimiento a carga normal, es decir mayor

del 90% del caudal de diseo, despus

decaen fuertemente. Con las Kaplan, gracias

a su sistema de variacin de posicin de los

labes, se aprovecha un mayor rango de

caudal, manteniendo el rendimiento. El

cambio de posicin de los labes del rodete

se realiza mediante un servomotor colocado

preferentemente en el interior del cubo de

dicho rodete.

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Turbinas Bulbo Son un modelo especial de las Kaplan, aptas para aprovechar saltos de muy poca altura

y gran caudal. El alternador queda dentro del cuerpo de la turbina, y el agua que circula entre

esta y la otra pared concntrica de mayor dimetro, pasa en primer lugar por los canales que

forman unas aletas gua fijas, que sirven de soporte estructural, a continuacin por el canal de

las aletas gua pivotadas para la regulacin, y por ltimo atraviesan un rodete tipo Kaplan. El

conjunto queda sumergido como si fuera un submarino. Se accede a l a travs de un pozo con

diseo exterior aerodinmico para favorecer el paso del agua.

Esquema de montaje de una turbina de tipo bulbo.

La velocidad especfica de una turbina bulbo es muy alta, de entre 600 y 1150 rpm,

solapndose parcialmente con las turbinas tipo Kaplan. Generalmente, en centrales

mareomotrices, el nmero de revoluciones es pequeo, lo que obliga a tener un alternador

con un gran nmero de polos, y en consecuencia un gran dimetro.

La generacin de energa se efecta con ambas mareas, lo que exige que las turbinas

operen eficazmente con un determinado caudal de agua en cualquier direccin, funcionando

tanto durante el llenado, como durante el vaciado del embalse.

Comparacin Se ha comprobado que, para una cada y consumo dados, se obtiene la misma

potencia. Por ejemplo, con una turbina de tipo Bulbo de 6,10 m de dimetro a una velocidad

de 87 rpm, que con una rueda Kaplan de 7 m girando a 71 rpm.

Se puede hablar de una relacin entre la velocidad de giro y el dimetro del rodete:

Tambin se observan menos prdidas de carga en las bulbo, tanto a la entrada como a

la salida de la turbina, lo que implica una mejora del rendimiento, presentando mejores

condiciones a la cavitacin. Tambin son de menor peso, lo que origina una disminucin del

coste de la obra civil.

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Central Mareomotriz de la Rance La central mareomotriz se ubica sobre el Ro Rance, cuyo cauce desemboca sobre el

Ocano Atlntico muy cerca del canal de la Mancha, zona adems donde se encuentra la

ciudad de Saint-Mal, a 60 kilmetros de Rennes.

En noviembre de 1996, la central celebr su 30 aniversario de operacin, el proyecto

precursor que comenz en 1950 siendo un suceso econmico, industrial y tecnolgico.

Durante 30 aos, las 24 turbinas de La Rance haban mostrado buenos resultados de

rentabilidad, sin mayores incidentes o averas durante 160.000 horas en las que ha generado

16 billones kWh.

Para habilitar la planta de energa mareomotriz y operarla correctamente durante los

prximos 30 aos, Electricit de France decidi llevar a cabo una reparacin general y

preventiva de todo el equipamiento, que durar unos 10 aos.

Informacin general de la central mareomotriz:

1) La central:

La planta de energa de La Rance es una estructura de 750m de largo y llega a 13

metros bajo el nivel del mar, esto ha permitido la creacin de un embalse de 184 millones de

metros cbicos con capacidad efectiva

entre 0 y 13,5 metros sobre el nivel del

mar, extendiendo el ro aguas arriba

hasta Lyvet, 20 Km dentro de tierra.

Su rea es de 2,2 hectreas

cuando el agua est a 13,5 m de altura,

el ensamble estructural incluye, desde

el banco derecho al izquierdo, una

compuerta que permite la navegacin

entre el estuario y el mar. Central mareomotriz de La Rance

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La planta de energa, localizada en la parte ms profunda de la propia central, contiene

24 unidades del tipo bulbo, un dique (terrapln) lleno de rocas que separa el resto del estuario

entre la planta de energa y un dique mvil equipado con 6 compuertas. Al banco contiguo de

la sala de maquinaria hay una cmara de hormign cavada en el dique. Est dividida en 28

huecos de contrafuerte y est cubierta por una bveda que sostiene la carretera de paso. Los

tres primeros huecos, los ms cercanos a la puerta, estn ocupados por reas de

mantenimiento. Los siguientes 25 huecos protegen las 24 unidades bulbo, los 3

transformadores principales y la sala de control.

2) Turbinas de doble sentido:

La planta mareomotriz de La Rance es capaz de turbinar en ambos sentidos, cuando el

estuario est lleno y cuando este est vaco. Las hojas de la turbina pueden cambiar la

direccin de acuerdo a la direccin de la corriente.

3) El Dique de contencin:

ste es una barrera de rocas de 163 metros de largo con una carretera en la cara

superior. Es hermtica (impermeable) gracias a una pared central hormign, incluyendo en la

parte ms baja una acceso galera en el lado izquierdo del banco. La estructura conduce a la

pared final de la planta de energa y, en el lado derecho del banco, conduce a la Isla Chalibert.

Este dique resulta fundamental para permitir crear un estuario totalmente artificial, lo

que permite determinar el volumen de la masa de agua a utilizar para posteriormente

establecer la potencia, los ciclos de utilizacin, etc. Conceptos fundamentales que determinan

el rendimiento de la central.

4) Caractersticas tcnicas generales:

Potencia instalada: 240 MW.

Produccin anual: 544 GW al ao, equivalente a 300.000 barriles de petrleo.

Turbinas: Tipo Bulbo con rodete Kaplan, distribuidor cnico.

Dimetro: 5,35 m.

Nmero de hojas: 4 por turbina.

Inclinacin variable de las hojas: de -5 a 35.

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2.2.2. Ventajas y desventajas de la energa mareomotriz La instalacin de este tipo de centrales, tiene por lo general las siguientes ventajas:

Energa renovable, siempre disponible con independencia de la climatologa.

No contaminante: Tanto de emisiones de gases, como de vibraciones y de ruidos.

Bajo costo de materia prima.

No concentra poblacin.

Tambin se presentan los siguientes inconvenientes:

Impacto visual y estructural sobre el paisaje costero.

Localizacin puntual en zonas especiales, apropiadas y estudiadas.

Dependiente de la amplitud de mareas.

Traslado de energa muy costoso.

Efecto negativo sobre la flora y la fauna.

Requiere una alta inversin inicial, limitada al presupuesto disponible, aumentando

mucho el tiempo de amortizacin de cada central.

2.2.3. Futuro de la energa mareomotriz Siendo una fuente de energa limpia, es una de las opciones ms viables para terminar

con los problemas de la contaminacin que hoy en da acarrean otras fuentes de energa no

renovables, como puede ser la combustin de materiales fsiles. Sin embargo, aunque es de

las pocas fuentes que no dependen ni de la climatologa, ni estn limitadas por la finitud de los

recursos, no est muy desarrollada; tal vez por la fuerte inversin que supone la creacin de

una central o por el impacto ambiental que puede causar el hecho de represar litros y litros de

agua creando corrientes nuevas que alteraran en cierta manera los ecosistemas de los lugares

donde se ubicaran.

Ese impacto medioambiental es el peor de los males que conlleva la implantacin de

una central mareomotriz, si se pudiera dejar a un lado el aspecto econmico y se centraran las

investigaciones en minimizar los daos, estaramos frente a la energa del futuro.

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2.3. ENERGA DE LAS CORRIENTES MARINAS Es una forma de energa, obtenida del aprovechamiento de la energa cintica de las

corrientes marinas. La energa cintica de las corrientes marinas se pueden convertir en su

mayor parte, de la misma forma que una turbina elica extrae energa del viento, utilizando

varios tipos de rotores de flujo abierto. El potencial de generacin de energa elctrica a partir

de las corrientes marinas de la marea es enorme: slo un 0,1% de la energa disponible en la

Corriente del Golfo, tiene 21.000 veces ms energa que las Cataratas del Nigara, en un flujo

de agua que es 50 veces el flujo total de los ros de agua dulce de todo el mundo.

Evidentemente, es una de las formas de obtencin energtica que ms sufre la

corrosin del medio y las inclemencias. Deben estar preparados para un uso largo y duradero

en condiciones de fatiga. Adems representan un menor impacto sobre la fauna marina y el

medioambiente.

El sistema ms usado para aprovechar este tipo de energa:

Tipo hlice Este tipo de sistema est basado en los aerogeneradores elicos. Se dispone un

generador con una hlice de una o dos palas en la direccin de una corriente existente para

aprovechar el movimiento relativo causado por el desplazamiento de la masa de agua. De esta

manera, en un campo de generadores tipo hlice de unas 100 unidades, podramos llegar a

obtener 10 MW/h al ao, con una inversin mnima.

Son unidades pequeas y econmicas, que favorecen su implantacin debido a su bajo

impacto medioambiental. Tambin pueden combinarse con otras estructuras (Searaser,

parques elicos marinos, etc.) para facilitar la instalacin de transporte de energa.

Diferentes mtodos de aplicacin de sistemas de aprovechamiento energtico de las corrientes.

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2.4. ENERGA DE LA TEMPERATURA DEL AGUA (ENERGA INTERNA) La energa termo-ocenica es ms conocida como energa trmica ocenica, y est

basada en la explotacin de la diferencia de temperaturas en los ocanos. La diferencia de

temperatura en ciertas partes del ocano, como las zonas tropicales, oscila en torno a los 20

grados entre la superficie y los 100 metros de profundidad. En zonas rticas y antrticas estas

diferencias pueden llegar a ser mayores, pero se necesitan instalaciones que intercambien el

agua a mayor profundidad, llegando a alcanzar los 1000 metros.

Las tcnicas para la obtencin de energa mediante esta modalidad se reducen

bsicamente a dos:

a) Circuito abierto: Se genera energa elctrica, gracias al generador enganchado a una

turbina que es movida por la evaporacin del agua a baja presin.

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b) Circuito cerrado: Se utiliza un fluido de baja temperatura de ebullicin como el

amoniaco o el propano, para que en contacto con el agua caliente de la superficie se

evapore. En estado gaseoso mueve una turbina, y vuelve a las profundidades donde se

enfra y se licua para luego volver a subir y evaporarse.

La energa trmica ocenica es una de las mayores fuentes energa, pero las pequeas

diferencias de temperatura hacen que la extraccin de energa sea ms difcil y costosa. En sus

inicios esta energa trmica tena una eficiencia de mximo el 3% muy por debajo del 7% que

en teora podemos obtener. Diseos de hoy en da se acercan ms a la teora.

Un motor de calor es un dispositivo termodinmico colocado entre los dos flujos.

Conforme el calor fluye de un lado para otro, el motor convierte esta energa del calor en

energa til. Este principio es usado en turbinas de vapor y motores de combustin interna,

mientras que los refrigeradores hacen exactamente lo contrario. Pero a diferencia de tener

que quemar un combustible como en el motor de combustin, esta central obtiene la energa

de la diferencia de temperaturas.

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2.4.1. Ventajas e inconvenientes de la energa mareotrmica Debido a su singular proceso de conversin energtica tambin proporcionar agua

desalada como subproducto. Y por si esto fuera poco, adems de producir cerca de 300.000

litros de agua dulce cada da, tambin puede ser utilizado para producir combustible de

hidrgeno mediante electrlisis.

2.4.2. Futuro de la energa mareotrmica Todava no se han conseguido grandes rendimientos con esta tcnica, ya que no

existen grandes diferencias de temperatura, pero se estn realizando un gran nmero de

proyectos de investigacin para la energa trmica-ocenica, como el diseo de una planta de

10 MW de energa trmica ocenica en Hawi, y esperan est lista para operar en 2012.

Prediseo de la Central de Hawaii.

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3. CONCLUSIONES

Este trabajo de investigacin sobre la energa de los mares se ha centrado en un

aspecto didctico del tema. Evidentemente, las leyes de la fsica son una aproximacin para

entender la realidad, pero los fundamentos ideolgicos deben quedar claros antes de estudiar

tablas de rendimientos y ecuaciones. Se pretende ms bien hacer entender el espritu de los

mecanismos de aprovechamiento energtico, muchos de ellos en desarrollo o con poca

eficiencia, pero todos provenientes de la misma idea de obtener energa de una manera

limpia. Por esto mismo, hemos decidido dividir nuestro trabajo en dos partes principalmente

(Energa contenida en los mares y Mtodos de aprovechamiento), explicando cada elemento,

pero sin entrar en exceso en el detalle de las ecuaciones.

Tras todas nuestras bsquedas de informacin y reuniones para terminar la redaccin

y edicin del texto, compartimos la idea de que son necesarias ms fuentes de energa

renovables, y el mar, como hemos visto, es un espacio inmenso lleno de posibilidades, pero

todava queda mucha labor de desarrollo y de educacin social hacia este tipo de iniciativas, de

momento novedosas. An se debe andar mucho camino para conseguir una sustitucin de

fuentes de energa contaminantes.

4. BIBLIOGRAFA

Entre otras muchas, se usaron estas pginas de Internet:

1) http://www.dforceblog.com

2) http://www.textoscientificos.com/energia/mareomotriz

3) http://www.feriaenergiasrenovables.com/m-energia-mareomotriz.html

4) http://www.feriadelagua.es/feriavirtual/3d.php

5) http://gfn.unizar.es/renovables/es/undimotriz

6) http://www.caballano.com/

7) http://www.gia-energias.com.ar/mareomotriz.htm

8) http://www.ecofactory.es/2008/02/otec-energia-termica-oceanica.html

Adems se hizo uso de los apuntes de clase (Temas 5, 6 y 7 en formato *.pdf) y de las

versiones digitales de:

1) Gmez Navarro J.L. y Aracil J.J.: Saltos de agua y presas de embalse, Tomo I.

2) Esteire, Eva y Madrid, Ana: Energas renovables: Manual Tcnico, Ed. Madrid.

3) Colmenar Santos, Antonio y Carta Gonzlez, Jos Antonio: Centrales de energas

renovables, Ed. Prentice-Hall.

David Puertollano | Eduardo Elio Lacal | Diego Langarita | Rubn Villacampa