TALLER DE INFORMATICA

b) Los científicos han diseñado una estrategia para encontrar los yacimientos de petróleo. Expliquen en qué consiste:

Consiste en realizar pequeñas explosiones en la superficie terrestre, con el fin de que estas emitan ondas sísmicas. Estas llegaran hasta los pozos y el cual al rebotar contra las paredes del mismo genera ondas que se registran en sismógrafos. Gracias a esto se logra saber que distancia se encuentra el gas natural y el petróleo.

c) La torre de perforación es de suma importancia para la extracción del petróleo. Describan cómo está diseñada y cuáles son sus funciones.

Se inicia el proceso de levantamiento de la torre de perforación. La instalación de la maquinaria y la perforación del pozo; la torre de perforación es una razón recia generalmente de unos 50 M de alto formadas con barras de acero. Su oficio primordial es el de subir y bajar el equipo de perforación, en cuanto al equipo de perforación

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d) Expliquen cómo funciona el equipo de perforación, especialmente el trépano.

El trépano es una herramienta (metálica) la cual se encarga de ir perforando e ingresando al subsuelo, gracias a su movimientorotatorio y su Broca, y lograr llegar al pozo en el cual se encontrara el petróleo buscado. Esta herramienta puede cortar desde unos 60 metros a 35 cms por hora dependiendo de el material sobre el cualtrabaje, este va unido a una tubería, la cual, va a ir atornillada a otra barra cuadrada denominada Kevi, la cual atraviesa un piso de acero que se encuentra en la base de esta torre. Un motor hacegirar la barra rotatoria, y con esta se moverá la barra y así ir perforando las capas terrestres. Cuando el trepano a alcanzado una profundidad de 8 a 10 metros, se le coloca una barra adicional entreel trepano y el kevi. La barra el tubo y el trepano van a formar entonces la “sarda de perforación”

e) ¿Qué función cumple el agregado de un lodo especial a medida que se perfora el yacimiento? ¿Cuáles son sus componentes?

Un fluido de perforación que es fundamentalmente líquido se denomina lodo de perforación y comúnmente puede estar constituido por unamezcla de agua (o petróleo o una emulsión de agua y de petróleo), alguna arcilla (viscosificante y reductor natural de filtrado) y otros aditivos químicos.

las funciones principales de un lodo de perforación, son:Transporte de derrumbes y recortes de las formaciones perforadasLos derrumbes y recortes son másdensos que el lodo de perforación y al tiempo que son levantados por el fluido en movimiento en el anular (suponiendo circulación directa), tienden a depositarse en el fondo del hoyo debido a la fuerza degravedad. Así la rata a la cual levanta los derrumbes y recortes de formación se calcula como la diferencia entre la velocidad de circulación del lodo en el anular y la velocidad de caída de laspartículas dentro del lodo, que depende principalmente de su tamaño, forma y densidad, así como de la densidad y viscosidad del lodo. Si un lodo de perforación no transporta con eficiencia los derrumbesy recortes hacia la superficie, éstos se acumularán en el anular incrementando el torque y la presión hidrostática, pudiendo ocasionar pega de la sarta de perforación, disminución de la rata de penetración y pérdidas de circulación (pérdidas, hacia las formaciones perforadas de grandes volúmenes de lodo), este proceso de remoción es dependiente de la velocidad en el anular, el perfil, laviscosidad, la densidad del fluido, el valor del yield y el gel strenght; otros factores pueden afectar esta remoción como la inclinación del hueco, excentricidad del anular, tamaño, densidad y geometría

f) Una vez que el petróleo está en la superficie se guarda en tambores especiales, ¿cuál su destino final?

Una vez que se ha llegado al yacimiento se ingresa tuberías para transportar el petróleo o la superficie, una vez que este arriba se separa el petróleo del gas. Finalmente este se almacena en los contenedores especiales los cuales se encargan de proteger el petróleo hasta ser llegado a una refinería

Actividad 2:

2. Investiguen qué otros combustibles fósiles son fuentes de energías no renovables, cómo se obtienen y cuáles son sus usos.

GAS NATURAL

EXTRACCIÓN DEL GAS NATURAL

La extracción de gas natural comienza con la perforación de un pozo. Estos pozos son perforados a propósito para el gas natural, pero debido a que el gas natural se encuentra a menudo en los mismos depósitos que el petróleo, a veces la extracción de gas natural es una operación lateral de la extracción de petróleo o se bombea de nuevo en el pozo para la extracción futura. En una operación típica, el pozo se perfora, una carcasa de hormigón y metal se instala en el orificio, y una bomba de recogida se instala por encima de ella.

USOS DEL GAS NATURAL

El gas natural tiene diversas aplicaciones en la industria, el comercio, la generación eléctrica, el sector residencial y el transporte de pasajeros. Ofrece grandes ventajas en procesos industriales donde se requiere de ambientes limpios, procesos controlados y combustibles de alta confiabilidad y eficiencia.

EXTRACCION DEL CARBON

Los métodos de extracción del carbón han variado mucho a lo largo de la historia de la minería en Asturias. Los sistemas de extracción mecanizada se implantaron en España sobre los años cincuenta, aunque en Asturias tardaron más en llegar debido a la complejidad geológica del carbón asturiano.

Los métodos de extracción del carbón más habituales son:

Testeros.- Ha sido el método más usado tradicionalmente, en capas con pendientes superiores a los 35º, en las que el carbón, ayudado o no de chapeo metálico, desciende por gravedad. Consiste en el avance a partir de una chimenea que comunica dos galerías a diferente altura sobre la capa y de unos frentes (testeros) escalonados. Es recomendado para capas de pequeña y mediana potencia. El diseño clásico consiste en testeros de 5 metros de altura (series) separados entre sí de 2 a 4 metros, con macizos de protección de las galerías inferior y superior de 2,5 metros y separados entre sí cada 5 metros por coladeros de acceso. La parte posterior se rellena con estéril o tierra de lavadero. En este sistema varios picadores pueden estar trabajando simultáneamente, ya que el carbón al caer sobre el relleno no molesta a los picadores de las series que están debajo de él. El posteo se realiza con mampostas de madera, normalmente de eucalipto.

Frente único. - En capas por debajo del 35-40º puede trabajarse todo el frente sin riesgo de caída del carbón al circular este por el muro. Las series suelen ser de 10 metros encargándose cada picador de atender su puesto de trabajo. Normalmente en este sistema el posteo es con mampostas hidráulicas y el relleno se realiza por hundimiento del techo.

USOS DEL CARBONO

Los hidrocarburos son el petróleo, el carbono y el gas natural, se utilizan para fabricar muchos productos dentro de la industria como la mayonesa, los combustibles, alcoholes bolsas de basura, solventes, cosméticos, colorantes, jabones, vinagre, sales, desodorante, la fabricación del nylon, insecticidas, medicinas y muchos más productos, como se puedes ver son cosas que la mayoría de las personas usamos, los hidrocarburos están casi en todo lo que usamos día con día, pero así como tienen sus ventajas, tenemos sus contradicciones.Los hidrocarburos son elementos muy contaminantes ya que son un transporte, es decir al contacto con el agua, en el mar por ejemplo se esparcen muy rápido lo cual dificulta su limpieza, además de que esto imposibilita la interacción entre la flora y la fauna marina con la atmosfera obstruyendo así en ciclo de la vida.Si estas sustancias llegaran a la costa debido a la alta permeabilidad de la arena, los hidrocarburos pueden penetrar por el subsuelo las napas y dejando rastros irreparables en las reservas de agua dulce.Otra importante causa de contaminación, la constituyen los vertidos de desechos industriales, que llegan a poseer altas concentraciones de los derivados más peligrosos de los hidrocarburos. La contaminación marítima por hidrocarburos se puede producir durante las operaciones cotidianas de los buques, ya sea de forma accidental, esto es, rebalse de tanques, roturas de mangueras, de líneas, pérdidas de pequeñas cantidades del casco, errores personal es durante maniobras; o de forma intencional, como los lastres sucios, el limpiado de tanques, sentinas, basura, aguas contaminadas.Se estima que 130.000 toneladas se vierten por año en el mar desde plataformas petrolíferas marinas. Se ha calculado que la pérdida y derrame crónico de petróleo asociado a su producción en el mar es de 100Kg. De vertido de crudo cada 1.000 toneladas extraídas.

3. Realicen una lista de ventajas y desventajas del uso de fuentes no renovables para generar energía

VentajasSon fuentes de energía empleadas por el ser humano desde hace mucho tiempo, así que son bien conocidos por los seres humanos.Esto es una ventaja, porque la tecnología y la infraestructura ya existen y se han adaptado para estos tipos de energía. En comparación con las fuentes renovables, en general, tienden a tener un precio más bajo. Por eso estas fuentes se utilizan de manera intensiva en los países más pobres o en vías de desarrollo.

El petróleo, además de generar combustibles (gasolina de automóviles, carburantes) y también genera una gran cantidad de productos derivados del petróleo (parafina, gas natural, nafta petroquímica, productos asfálticos, queroseno, solventes, entre otros).

Desventajas

La principal desventaja es el hecho de que no son renovables. En un momento concreto del tiempo las reservas de estas fuentes se gastarán, y, si los seres humanos no han invertido lo suficiente en fuentes renovables (energías eólica, hidroeléctrica, solar, entre otras), nosotros podemos sufrir falta de energía en el futuro.

La quema de combustibles fósiles genera contaminación del aire, perjudicando la salud de las personas, especialmente en grandes centros urbanos.

Algunos gases contaminantes resultantes de la quema de estos combustibles, son uno de los principales factores de la generación del efecto invernadero y al calentamiento global. Por lo tanto, son extremadamente perjudiciales para el medio ambiente.

La quema de estos combustibles fósiles también es uno de los principales generadores de la lluvia ácida. Como son energías altamente inflamables, los combustibles de fuentes no renovables deben ser almacenados con extremo cuidado, pues el riesgo de accidentes de las reservas es elevado.

Gran parte de la producción de petróleo está controlado por los países de la OPEP (Organización de Países Exportadores de Petróleo). Estos países tienden a establecer precios y la cantidad de la producción. Este hecho provoca una dependencia global de estos países que pueden, en cualquier momento, cambiar sus políticas para la venta y producción de petróleo.

En el caso del uranio (combustible nuclear) existe la desventaja de la complejidad en su manejo desde las centrales nucleares. En caso de accidentes nucleares, los riesgos para la población y el ambiente son enormes. El costo para la generación de energía a partir de esta fuente también es muy elevado.

Actividad 3:

a) El proceso de obtención del uranio para ser utilizado como combustible es muy complejo. Mediante un diagrama de flujo, describan las etapas para la obtención de este combustible.

OBTENCIÓN DE URANIO

El uranio es abundante en la naturaleza, sin embargo, se encuentra en proporciones muy pequeñas en las rocas de la corteza terrestre. Aunque no siempre es así, y en algunas ocasiones, se producen concentraciones mayores en algunos lugares que dan lugar a posibles minas.

Exploración Geológica. Los yacimientos de uranio pueden ser clasificados en varios tipos. De ellos los cinco que han dado lugar a mayores minas son:

- Yacimientos o acumulaciones en contactos o discordancias. Los yacimientos más importantes de este tipo son los encontrados en el Athabasca en Canadá, que ha dado lugar a las minas más ricas del mundo (con contenidos superiores al 10%), como las de Cigar Lake y Rabit Lale. En España, podemos asociar a este tipo los yacimientos de La Haba (Badajoz).

- Yacimientos en areniscas. Yacimientos de estas características son los encontrados en las antiguas repúblicas de la Unión Soviética de Kazajstán y Uzbekistán, así como los de la República del Níger de Akota, Arlet e Imauren, en los que participa España a través de Enusa.

- Yacimientos en brechas ricas en hematíes. El más importante ha dado lugar a la Mina de Olympic Dam (Australia).

- Conglomerados de cantos de cuarzo. Un caso típico es el de los yacimientos de Witwatersrand en Sudáfrica.

- Filones o brechas mineralizadas. Pertenece a este tipo de yacimientos de la provincia de Salamanca, que dieron lugar a la Mina Fe, y que hasta el año 2000, en que se paralizó su actividad, ha sido la más importante de España.

Explotación Minera. Una vez que se tiene localizado el yacimiento es necesario valorarlo y estudiar si es posible explotarlo en condiciones económicas, y cuál va a ser el método de explotación. Así tenemos:

- Minería por lixiviación “In situ”. Existen yacimientos en los que es posible extraer el uranio sin tener que mover tierras, aprovechando la facilidad de solubilidad del uranio. Esto es viable si se dan ciertas condiciones, como tener confinado el yacimiento entre capas impermeables, mientras que la roca que contiene el uranio es, por el contrario, permeable y los minerales de uranio presentes son fácilmente solubles. Se recurre entonces a la lixiviación in situ, disolución “en el mismo lugar”, y con la que hay que tener en cuenta sus importantes connotaciones medioambientales.

- Minería a Cielo Abierto. Si no se cumple las condiciones adecuadas o la legislación vigente impide la lixiviación in situ, se puede explotar a cielo abierto, es decir al aire libre. Para explotar una mina a cielo abierto, es necesario romper primero la roca, seleccionarla, cargarla y transportarla y esto se puede hacer de muchas formas, si la roca es muy dura hay que recurrir al uso de explosivos. Seleccionar el mineral y separarlo de la roca que no lo es supone tomar muestras y realizar, en última instancia, su análisis, aunque la radiactividad del uranio y de sus descendiente en su desintegración facilita su localización, pues, desde que el Sr. Geiger inventó el aparato que lleva su nombre, es fácil medir la radiación y mediante una, no muy complicada, correlación estadística convertir ésta en contenido de uranio de la roca. La Mina Fe en Saelices el Chico (Salamanca) fue explotada a cielo abierto.

Mina

- Minería Subterránea. En aquellos casos en los que, por la profundidad del mineral o por las características del yacimiento, no fuera posible, o económico, el uso de los anteriores métodos se recurre a la minería de interior, en la que se accede al mineral mediante galerías y pozos.

b) Inicialmente, el uranio fue utilizado para fines bélicos, prueba de ello es la bomba atómica. Sin embargo, en la actualidad se lo utiliza para fines pacíficos. Expliquen cuáles son esos usos.

El principal uso del uranio en la actualidad es la obtención de combustible para los reactores nucleares que producen el 17% de la electricidad obtenida en el mundo. El uranio es enriquecido generalmente en 235 U al 2-3%. El uranio empobrecido es usado en la producción de municiones perforantes y blindajes de alta resistencia.

Otros usos incluyen:- Estabilizadores de uranio empobrecido para aviones, satélites artificiales y veleros.- Adición de uranio para la creación de cristales verdes o fosforescentes en amarillo. - El largo periodo de semidesintegración del isótopo 238 U (4.51 × 109 años) es bastante adecuado para estimar la edad de las rocas ígneas y para otros tipos de datación radiométrica. - 238 U es convertido en plutonio en los reactores reproductores. El plutonio puede ser usado en reactores o en armas nucleares. - Varios accesorios luminosos utilizan uranio, del mismo modo que lo hacen algunos químicos fotográficos (nitrato de uranio).- El uranio en estado metálico es usado para los blancos de rayos X, para hacer rayos X de alta energía.

- Su alto peso atómico hace al 238 U eficaz para la protección contra la radiación.- Fertilizantes de fosfato a menudo contienen altos contenidos de uranio natural, debido a que el mineral del cual son hechos es típicamente alto en uranio

c) Definan la expresión “fisión nuclear”

La fisión es una reacción nuclear, lo que significa que tiene lugar en el núcleo atómico. La fisión ocurre cuando un núcleo pesado se divide en dos o más núcleos pequeños, además de algunos subproductos como neutrones libres, fotones(generalmente rayos gamma) y otros fragmentos del núcleo como partículas alfa (núcleos de helio) y beta (electrones y positrones de alta energía).

d) ¿Cómo es la potencia de una fisión nuclear respecto de la energía generada por el petróleo y el carbón

instalaciones caracterizadas por una enorme chimenea, o torre de refrigeración, y una gran cúpula, emplean la fisión nuclear para producir electricidad. En total, existen 438 reactores nucleares comerciales, que proporcionan el 30% de la energía eléctrica mundial (OIEA, diciembre 2006) También se utilizan para desalinizar agua (Libia). Existen 30 en construcción y 247 están ya planificados o propuestos, encabezando la lista China, que planea construir 63 reactores nucleares, seguida de Rusia con 42 reactores, Estados Unidos con 32, Sudáfrica con 25 y la India con 23. En otro orden de magnitud Japón construirá 12 reactores, Corea del Sur 7 y el criticado Irán construirá 5 nuevos reactores. En Europa, se planean construir 11 nuevos reactores. Sin embargo, no se conoce el número de reactores con fines militares o misiles con cabezas nucleares existentes, pero sí algunos de sus accidentes, como los cinco submarinos soviéticos que descansan sobre el lecho marino.

e) Expliquen cuál es la función de la torre de refrigeración en una central nuclear y cuáles son las emisiones que produce al ambiente.

Las torres de refrigeración o enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas muy altas. El uso principal de grandes torres de refrigeración industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeración utilizada en plantas de energía, refinerías de petróleo, plantas petroquímicas, plantas de procesamiento de gas natural y otras instalaciones industriales

f). Describan qué función cumple el reactor en una central nuclear y cuáles son las medidas de seguridad se deben tomar en ese lugar.

Consecuencias económicas y medioambientales

Las instalaciones frigoríficas de NH3 y la aplicación de CO2 a baja temperatura asociado al NH3 en sistemas de cascada y la sustitución de la condensación por agua por la condensación por aire supone incrementar el gasto energético del 20 al 80 por ciento o más para producir el mismo frío en comparación al uso de Torres de Enfriamiento; puesto que la temperatura de condensación aumenta en un intervalo que oscila entre 6 y 18 K. A nivel macroeconómico, estas cifras inciden en el desequilibrio de la balanza comercial exterior producido por la dependencia en Chile de combustibles foráneos y un grave impacto medioambiental causado por las emisiones de CO2 que, como se indicaba anteriormente, los acuerdos internacionales obligan a reducir.

El hecho de condensar a temperatura más alta implica:

- Presiones de condensación más elevada, lo cual acarrea un mayor riesgo de fugas del refrigerante de la instalación y el consiguiente impacto ambiental, o efecto invernadero directo.

- Incremento del costo de producción en la industria, con la consiguiente disminución de la competitividad de las empresas frente a otros proveedores sujetos a legislaciones menos restrictivas.Al aumentar la temperatura de condensación, disminuye la producción frigorífica de una instalación. Esto quiere decir que, para producir el mismo efecto frigorífico, se necesita:

o un compresor mayor, más caroo un motor eléctrico de accionamiento mayor, más caroo un condensador mayor, más caroo un condensador con más ventiladores, más ruido, más coste de insonorizacióno mayor consumo de agua en origen: para producir 1 kWh se consumen como media 100 l. de aguao mayor consumo energéticoo mayor impacto ambiental por necesitarse más instalaciones generadoras de electricidad, las cuales emiten más CO2 a la atmósfera. Mayores costes por

emisiones de CO2o mayores pérdidas de energía en transportar esa mayor energía eléctrica demandada desde la central generadora hasta el punto donde se encuentra el equipo receptoro mayor valor absoluto de las puntas de demanda de energía eléctrica, lo que supone nuevas inversiones en centrales generadoras (2.839 MW<>3 nucleares/7 de ciclo combinado) y en líneas de distribución.

A modo de ejemplo sobre el ahorro energético que suponen los equipos de refrigeración evaporativa, cabe decir que sustituir las torres y condensadores evaporativos de las instalaciones de refrigeración y aire acondicionado existentes en España por aerorefrigeradores y condensadores enfriados por aire supondría incrementar la potencia eléctrica generada necesaria en aproximadamente 2.839 MW, lo cual equivale a construir, para asumir tal incremento, 3 centrales nucleares de tipo medio o 7 centrales térmicas de ciclo combinado.

Respeto al medioambiente

El enfriamiento evaporativo utilizado en las instalaciones frigoríficas y de aire acondicionado con condensación por agua, es una tecnología respetuosa con el entorno, que produce un impacto medioambiental reducido en varios aspectos

g). Investiguen que ocurrió en Chernóbil, Ucrania, en 1986.

El 26 de abril de 1986, ocurrió un grave accidente en la Unidad 4 de la central nuclear en Chernobyl, Ucrania, en la antigua URSS.

El equipo de operaciones planeaba probar si las turbinas podrían producir la energía suficiente para mantener funcionando las bombas de refrigerante en caso de una pérdida de energía hasta que el generador diesel de emergencia fuera activado. Para prevenir cualquier interrupción a la energía del reactor, se apagaron los sistemas de seguridad.

Para conducir la prueba, el reactor tuvo que ser reducido al 25 por ciento de su capacidad. Este procedimiento no se produjo según el plan y el nivel de energía del reactor cayó a menos del 1 por ciento. Por lo tanto la energía tuvo que ser aumentada despacio. Pero 30 segundos después del inicio de la prueba, hubo una sobretensión inesperada. El apagado de emergencia del reactor (que debería haber detenido la reacción en cadena) falló.

Los elementos de combustible del reactor se rompieron y hubo una explosión violenta. Explotó la tapadera de 1000 toneladas en el edificio de reactor. A temperaturas sobre 2000°C, las varas de combustible se derritieron. La cubierta de grafito del reactor entonces se encendió. El grafito ardió durante nueve días, tirando cantidades enormes de radiación en el ambiente. El accidente liberó más radiación que la caída deliberada de una bomba atómica en Hiroshima, Japón en agosto de 1945.

i) Realicen una lista de ventajas y desventajas del uso del uranio como fuente no renovable para generar energía.

Ventajas del uranio

Producción continúa de energía abundante.

Ausencia de emisiones de gases de efecto invernadero durante su funcionamiento.

Entre las principales ventajas que tiene el uranio se encuentran:

Energía continua: la producción del uranio se realiza de forma continua.

Sin emisión de gases: la utilización del uranio no genera la emisión de gases a la atmósfera evitando de este modo el efecto invernadero.

Muchos subproductos: es posible la obtención de un gran número de subproductos a partir del uranio.

Muchas aplicaciones: el uranio es utilizado en muchos sectores como en la industria, transporte, construcción de estabilizadores para aviones, satélites artificiales, etc.

Desventajas del uranio

Reservas limitadas de materias primas para obtención de estos satisfactores energéticos.

Generación de residuos radiactivos potencialmente nocivos durante miles de años.

Catástrofes ambientales graves en caso de accidente.

Desarrollo tecnológico no vanguardista en algunas centrales nucleares

Entre las principales desventajas que tiene el uranio se encuentran:

Combustible limitado: se trata de un combustible o fuente de energía limitado.

Residuos radiactivos: el uso del uranio provoca un gran número de residuos radiactivos que se encuentran activos durante millones de años.

Graves consecuencias medioambientales: en caso de accidente puede ocasionar graves catástrofes medioambientales.

Radiación: el uranio es un elemento radiactivo que puede poner en peligro a las personas que lo trabajan y lo manipulan.

Usos militares: puede ser usado para la fabricación de armas de destrucción masiva provocando grandes consecuencias sobre la población como cáncer y mutaciones.