4-4-2013

ACTIVIDAD

Esta unidad se evaluará mediante un reporte de investigación que consiste en un primer acercamiento sobre la aplicación de la física dentro de la ingeniería y será la base para las evidencias de aprendizaje de las próximas unidades.

1. Investiga en revistas de divulgación, libros y en páginas web confiables, alguna aplicación de la física en tu carrera.

2. Da un ejemplo de aplicación de la física en tu carrera. 3. Contextualiza tu ejemplo, es decir, menciona sus características, en qué consiste, dónde

se presenta, etc. 4. Indica y explica el principio físico en el que se basa, es decir, de movimiento, ondas,

temperatura, etc.5. Explica cómo se adecúa el principio físico en el ejemplo que hayas encontrado.6. Sustenta tu principio físico con alguna teoría que investigues. 7. Diseña un diagrama o esquema que represente tu ejemplo y sustento teórico. 8. Elabora tu reporte en formato Word con mínimo 2 cuartillas. Recuerda cuidar la ortografía

y redacción. 9. Envía tu documento con la nomenclatura FIS_U1_EAAF_XXYZ. Sustituye las XX por las

dos primeras letras de tu primer nombre, la Y por la inicial de tu apellido paterno y la Z por la inicial de tu apellido materno. Tu archivo no debe pesar más de 4 MB.

10. Consulta la Escala de evaluación.Da clic en el ícono para descargar el documento.

Para enviar tu documento: En la ruta (parte superior izquierda del aula) da clic en Física. Se enlistarán las actividades, da clic en Evidencia de aprendizaje. Aplicación de la física.

DESARROLLO DE LA ACTIVIDADComo sabemos la física está considerada una disciplina científica básica la cual está presente siempre en el desarrollo de nuestra vida cotidiana, ya que por muy sencillo se aplica dentro de las sociedades actuales como lo es en el aspecto tecnológico, industrial y económico.

En el caso de la ingeniería en energías renovables, el estudio de la física es fundamental ya que esta incluye los conocimientos tradicionales de la física que como sabemos estudia sus efectos mecánicos, eléctricos y de magnetismo, termodinámica, óptica y acústica y estos son usados principalmente en las termoeléctricas, hidroeléctricas, en cuanto el uso de la física moderna que estudia la naturaleza y la estructura de las partes ultimas de la materia como lo son los generadores nucleares, de hidrogeno, solares y de biomasa.

Algunas de las aplicaciones en este rubro son:

Energía geotérmica Energía oceánica Energía hidroeléctrica Energía Eólica Energía Biomasa Energía Solar:- ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA- ENERGÍA SOLAR TÉRMICA:1. ALTA TEMPERATURA2. MEDIA TEMPERATURA3. BAJA TEMPERATURA4. ENERGÍA SOLAR EN LA EDIFICACIÓN o BIOCLIMÁTICA

(Integración de las ARQUITECTURA Energías Renovables)Definiéndolas como:

Energía geotérmica: Es la enorme cantidad de energía, que nuestro planeta guarda en su interior, dentro de los cuales, los géiseres son un buen ejemplo de ellos. Existen dos teorías que tratan de explicar las elevadas temperaturas del interior de la tierra. Unas sostienen que se debe a las enormes presiones existentes bajo la corteza terrestre, otras suponen que tienen origen en determinados procesos radioactivos internos y por último en la que se atribuye a la materia incandescente que formo nuestro planeta y que aún no se ha terminado de enfriar. Diversos estudios científicos, han demostrado que en promedio, la temperatura de la tierra aumenta 3°C a cada 100 mts de profundidad, denominado gradiente geotérmico. La forma generalizada de explotarla, consiste en perforar dos pozos, uno de extracción y otro de inyección, lo cual genera diferentes tipos de aplicación, como los hidrotérmicos, los geopresurizados y los de roca caliente entre otros

Energía Solar: La energía solar es la energía producida por el sol y que es convertida a energía útil por el ser humano, ya sea para calentar algo o producir electricidad (como sus principales aplicaciones).

Energía solar fotovoltaica: La energía solar fotovoltaica se basa en la captación de energía solar y su transformación en energía eléctrica por medio de módulos fotovoltaicos. Algunos de sus usos se dan en:

Electrificación de viviendas rurales Suministro de agua a poblaciones Bombeo de agua / riegos Naves ganaderas Pastores eléctricos Telecomunicaciones: repetidores de señal, telefonía móvil y rural Tratamiento de aguas: desalinización, cloración Señalizaciones (marítima, ferroviaria, terrestre y aérea) y

alumbrado público Conexión a la red Protección catódica Sistemas de telecontrol vía satélite, detección de incendios

Energía Oceánica: es la energía que se aprovecha de las olas del mar, así como las mareas altas y bajas que van de acuerdo con la fuerza que genera en ella el sol y la luna.

Energía hidroeléctrica: Es básicamente una forma de la energía generada por la fuerza del movimiento del

agua, que una máquina primaria la transforma inicialmente en energía mecánica y luego una máquina secundaria la transforma en energía eléctrica, también se la conoce como hidrogenaría (aunque esta última esta mas asociada con la energía primaria, mientras la energía hidroeléctrica es energía secundaria).

Energía eolitica procede de la energía del sol (energía solar), ya que son los cambios de presiones y de temperaturas en la atmósfera los que hacen que el aire se ponga en movimiento, provocando el viento, que los aerogeneradores aprovechan para producir energía eléctrica a través del movimiento de sus palas (energía cinética).

Energía de biomasa: se obtiene de los compuestos orgánicos mediante procesos naturales. Con el término biomasa se alude a la energía solar, convertida en materia orgánica por la vegetación, que se puede recuperar por combustión directa o transformando esa materia en otros combustibles, como alcohol, metanol o aceite. También se puede obtener biogás, de composición parecida al gas natural, a partir de desechos orgánicos.

Conociendo ahora lo que son la energías que se producen y las cuales llevan implícito los conocimientos sobre física consideremos el siguiente ejemplo en:

Arquitectura Bioclimática

Como sabemos este ejemplo entra dentro de la clasificación de la energía solar en la subclasificacion fotovoltaicas misma que ya se describió con anterioridad.Explicando la aplicación del ejemplo tenemos entonces que estamos utilizando: Energía Solar Térmica, con las siguientes características:

1.- ALTA TEMPERATURA: Concentración en foco puntual:

a) Tecnología de receptor central, b) Tecnología de discos parabólicos: Aplicaciones ; Producción de Electricidad y Calor

2.- MEDIA TEMPERATURA: Concentración en Foco Lineal: a) Tecnología de Captadores Parabólicos: Aplicaciones; Producción de Electricidad y Calor. b) Química Solar: Aplicaciones: Dextosificación de agua y aire. Aplicación de la Física del Electromagnetismo

3.- BAJA TEMPERATURA: Captadores Planos: Aplicaciones Agua Caliente Sanitaria, Calefacción y Refrigeración “Frio Solar”. Aplicación de la Física de la Termodinámica

4.- ENERGIA SOLAR EN LA EDIFICACIÓN O ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA: Aplicación: Reducir la Demanda Energética de los Edificios en calefacción, refrigeración, agua caliente sanitaria y electricidad. – Integración Total de la Física y la Ingeniería de Energías renovables.

Retomando el ejemplo propuesto para el de desarrollo de la investigación de La aplicación de la Física en la carrera de Energía Renovable me concentrare entonces en la integración de la Física y la Ingeniería de Energía Renovables y específicamente en la arquitectura bioclimática.

Tomando las siguientes características:

La arquitectura bioclimática requiere un recurso o materia prima la cual es la Radiación solar. Mediante la instalación de celdas fotovoltaicas, esta consiste en que por medio de las celdas solares se realiza la conversión térmica y se obtiene la calefacción necesaria así como la refrigeración solar, aplicando la termodinámica.

Del mismo modo mediante la conversión fotovoltaica se obtiene la energía eléctrica necesaria. Aplicando Electromagnetismo.

Teniendo entonces los siguientes beneficios:

El Objetivo de Arquitectura bioclimática es conseguir edificaciones mejores desde el punto de vista energético manteniendo condiciones de confort térmico en el interior.

Dentro de los principios en los que se basa la arquitectura bioclimática podemos mencionar:

Leyes de transferencia de calor Conducción, convección, radiación, leyes de electricidad y electromagnetismo y termodinámica.

Hablaremos del funcionamiento de los paneles solares mismos que se basa en el efecto fotovoltaico. Este efecto se produce cuando sobre materiales semiconductores convenientemente tratados incide la radiación solar produciendo electricidad.

Proceso básico de fabricación: sustentando los principios de Ampere, Volt, y Ohm. Ya que estas leyes van en relación a la producción de energía.

1. En material semiconductor se introducen dopantes para tener exceso de electrones para un material Negativo

2. En material semiconductor se introducen dopantes para tener falta de electrones para un material Positivo.

3. Unir los dos materiales N y P Para crear un campo eléctrico en la unión de ambos materiales.

4. Exponer la unión de materiales a la radiación solar, así los fotos de la luz solar transmite su energía de los electrones a los materiales semiconductores y así rompen la barrera de la unión P-N y salir del semiconductor a través de un circuito exterior, produciéndose así corriente eléctrica.

5. El modulo más pequeño de material semiconductor con unión P-N y por lo tanto con capacidad de producir electricidad, es denominando célula fotovoltaica, Estas células fotovoltaicas se combinan de determinadas maneras para lograr potencia y el voltaje deseados. Este conjunto de células sobre el soporte adecuado y con los recubrimientos que le protejan convenientemente de agentes atmosféricos es lo que se denomina panel fotovoltaico.

REFERENCIAS:

http://www.hidroenergia.net/index.php?option=com_content&view=article&id=268:ique-es-la-energia-hidroelectrica&catid=39:abc-de-las-hidroelectricas&Itemid=67

http://www.gstriatum.com/energiasolar/

http://www.miliarium.com/Bibliografia/Monografias/Energia/EnergiasRenovables/EnergiaSolarFotovoltaica.asp

http://cmaoceanica.blogspot.mx/

http://www.economiadelaenergia.com/energia-eolica/

http://www.ciemat.es/portal.do?IDM=158&NM=2

http://arquitecturabioclimaticaxiomi.blogspot.mx/2010/09/adaptacion-latemperatura-y-orientacion.html

https://www.google.com.mx/search?q=arquitectura+bioclimatica&hl=es&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=tixeUevJCMz-rAGF8YDYBw&sqi=2&ved=0CAcQ_AUoAQ&biw=1366&bih=652#imgrc=mTJvioP_oMHUhM%3A%3BC-niSr-nox70GM%3Bhttp%253A%252F%252Fwww.arquible.com%252Fimages%252Farquitectura-bioclimatica-03.png%3Bhttp%253A%252F%252Fwww.arquible.com%252Farquitectura-bioclimatica.html%3B600%3B586

http://www.semarnat.gob.mx/t