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1) a) Describa los componentes implicados en la generacin de electricidad mediante turbinas elicas y los

factores que determinan la potencia obtenida. b) Analice los factores que determinan la climatizacin y que

la climatizacin de los hogares sea el mayor factor de generacin de gases invernaderos en USA.

A) R: Lo primero que hay q definir es el tipo de turbina ya que pueden ser las de eje horizontal o las de eje vertical, luego

considerando la energa cintica de un fluido, donde la masa y la velocidad son factores, y suponiendo que el viento

atraviesa un rea transversal con un largo lo que le da un volumen nos definen la energa elica entrante a travs de la

siguiente relacin

Ecinetica= *Area*Densidad del aire*Velocidad al cubo

De esta ecuacin se deduce que si la velocidad del viento aumenta al doble, la potencia obtenida aumenta 8 veces.

B) R: Los factores estn ligados a la utilizacin de lea para calefaccionar las casas, de modo que al hacer combustionar la

lea emite CO2 y vapor de agua a la atmsfera , y es aun peor cuando la lea se hace combustionar y se encuentra hmeda

ya que el vapor de agua ayuda a generar la capa de inversin trmica y provoca la acumulacin de gases de efecto

invernadero.

2) a) Seale si es posible (y en caso positivo, cmo) 1.- obtener energa elctrica de un campo geotrmico seco.

2.- obtener electricidad de aguas termales a menos de 100C. b) Discuta los efectos que pueden tener las

aguas de explotaciones geotrmicas (en trminos tcnicos y ambientales).

a) R: Si es posible, ya que lo que se hace es una perforacin en la corteza terrestre en la cual se fracturan las rocas

donde haya un potencial geotrmico luego se bombea agua por una tubera y por otra tubera se recupera el aguacaliente de la cual se genera vapor de alta T y se hace girar la turbina para producir energa elctrica.b) R:En trminos tcnicos las aguas provenientes de formaciones hidrotermales serian de gran utilidad para elemplazamiento de una generadora de electricidad en base a un campo geotrmico ya que el principal componenteque es el agua estara ah por carcter natural y no se tendra q incurrir en costos de instalaciones o de traer agua deotros lugares para aprovechar el campo geotermal, en apsectos medio ambientales se estara destruyendo unareserva nacional o reserva mundial de geiser,etc.3) Compare, en trminos de contaminacin ambiental y rendimiento energtico, un motor de automvil(combustin interna) alimentado por hidrogeno, con otro del tipo celda de combustible. Justifique!!

R: Haciendo una comparacin en trminos de contaminacin ambiental los autos a combustin interna emiten partculas

nocivas para el medio ambiente como NOx, SO2, Material particulado,CO2,CO,,COVs,Hidrocarburos ya que su

funcionamiento es a base de combustible fsil, en cambio, un auto con celda de combustible no utiliza combustible fsiles si

no que usa H y O como reactivos y el producto de esta reaccin es solo H2O, la gran diferencia de todo esto es que el auto a

celda de combustible no funciona como una maquina trmica como lo hacen los autos de combustin interna ya que lo que

ocurre es transformar energa qumica en elctrica. En trminos de rendimiento energtico el auto a combustin interna al

ser una maquina trmica pierde mucho rendimiento en forma de calor ya que es imposible que funcione a Ts absolutas en

cambio el motor elctrico posee una eficiencia cercana al 90% en rendimiento ya que no funciona como una maquina

trmica si no lo que hace es transformar energa qumica en electrones que se traducen luego a electricidad.

4) Seale de que factor depende la radiacin emitida por una masa dada por un isotopo radioactivo y que

ecuacin describe este fenmeno. Cmo se aplica el mismo al manejo de los desechos radioactivos de unreactor nuclear?

dA/dt=-kA ; donde k= constante de desintegracin y A= Es la cantidad del material radioactivo.

k=Ln2/t donde t= vida media del isotopo radioactivo. R: Cuando las barras utilizadas para controlar el flujo de neutrones ya

no sirven estas deben ser reemplazadas y almacenadas bajo tierra en depsitos especiales que perduren por lo menos 10000

aos ya que las barras estn cargadas con productos ricos de fision incluido cierto contenido de plutonio que puede ser

utilizada para la fabricacin de una bomba atmica.

5) Cul es el origen de las emisiones de NOx y qu tiene de especial? (Comparado por ejemplo, con las deSO2) Cules son las consecuencias ambientales de ellas?

R: El origen de las emisiones de NOx es la combustin a altas temperaturas, la caracterstica ms destacable de ellos

es que no pueden ser retirados de la atmosfera al introducir cambios en la calidad de los combustibles como sucedecon los SO2 , solo si la combustin se realiza a menor temperatura podran verse mitigados. Las consecuenciasambientales de los NOx son la contribucin de ellos a la Lluvia cida y todo lo que ella implica en los suelos, es ungas causante de efecto invernadero que contribuye al calentamiento global y al cambio climtico, conducen al

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agotamiento de oxigeno en las masas de agua, altera el equilibrio qumico de la fauna acutica y crea los lagoscidos, adems pueden contribuir a las mutaciones biolgica.6) Explique el fundamento fsico y la estructura de un generador elctrico.

R: Es un dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial elctrico entre 2 de sus puntos, transforman la energa

mecnica en elctrica, en esencia es una bobina que gira en un campo elctrico. Cuando se produce flujo de corriente en el

cable, se crea un campo magntico opuesto que resiste el movimiento y contra el cual es necesario ejercer trabajo

mecanico.

7) Explique el fundamento fsico y la estructura para una batera elctrica

R: Una batera elctrica es un sistema de xido

reduccin su energa est en forma qumica y posee un potencial de energa

mientras la energa vaya en la direccin de libre energa. Transforma la energa qumica en elctrica a travs de una reaccin

redox por ejemplo para bateras de plomo, en un medio acido con H2SO4 el plomo va pasando de plomo metlico a plomo

+2 y luego a plomo +4 lo que genera movimiento de electrones cuando el sistema se cierra generando una diferencia de

potencial.

8) Seale cuales son los principales efluentes y desechos slidos de una termoelctrica a carbn?

R: El principal efluente proviene de los sistemas de enfriamiento , este efluente consiste en agua con altas T que son

descargadas al ambiente si no son reutilizadas, el principal desecho solido asociado a termoelctricas es el holln que posee

efectos nocivos para la salud.

9) Qu plantea la teora cintica de los gases? Qu se entiende por expansin isotrmica y por expansin

adiabtica de en gas? R: Plantea que el movimiento de particulas y el comportamiento de estas va a depender dediversos factores como la interaccion que posean entre unas y otras o el tamao que ocupen relacionado con elvolumen que ocupe el gas, por ejemplo a nivel estratosfrico el H20 se disocia en H2 Y O las 2 particulas poseenla misma energia cinetica regida por M*V 2 donde la masa del Hidrogeno es H2=2 y la del oxigeno O=16 por lotanto el hidrogeno posee mucho mas velocidad que el oxigeno y por eso mismo logra escapar a la fuerza deatraccin gravitatoria.Una expansin isotrmica es un proceso en el cual una gas se expande (o contrae), manteniendo la temperaturaconstante durante dicho proceso, es decir que T1 = T2 para los estados inicial (1) y final (2) del proceso isotrmico.Se denomina expansin adiabtica a un proceso termodinmico en el cual un gas se hace pasar de una presinmayor a otra inferior sin que tome o ceda calor al medio, realizando un trabajo sobre su entorno y bajando sutemperatura, la cual no debe confundirse con el intercambio de calor que, por definicin de proceso adiabtico, esnulo.10) Cmo se induce y como se controla la fisin nuclear de un reactor? En qu se diferencia ella de laradiactividad natural?

R: La manera de inducir la fisin nuclear es bombardear el ncleo del U235 con neutrones de baja energa, luego sefisiona y se producen de 2 a 3 neutrones que, a su vez, producen otras fisiones y otros neutrones, y para lograr queestos neutrones sean emitidos se debe agregar berilio al reactor. La manera de controlar esta fisin es poner en el

reactor barras de grafito para que capten neutrones y disminuya la velocidad de la reaccin, tambin se puedeagregar agua pesada que tiene el mismo efecto de las barras de grafito. Se diferencia de la radiacin natural en queen esta no se produce emisin de neutrones, solo emisin de partculas gamma, alfa y beta, por lo cual nunca sepodr producir una reaccin en cadena.11) en qu consiste la fotoelectricidad? Cmo se consigue utilizar el efecto fotoelctrico para generar un

flujo de corriente? R: Consiste en la transformacin de la energa solar en electricidad mediante celdasfotovoltaicas. Se utiliza el efecto fotoelctrico en base a las caractersticas de la celda, ya que esta tiene una capainferior que tiene tomos con un electrn en su orbital externo, que se pierde con facilidad, en cambio la capasuperior le falta un electrn en su orbital externo y tiende a ganarlo, entonces la energa cintica de la luz golpea lacelda suelta el electrn de la capa inferior y crea un potencial elctrico que posibilita el paso de la corriente

elctrica.12) Qu tipo de partculas y energa se emiten como consecuencia de la radioactividad natural o inducida?R: Cuando se produce radiacin natural lo que se emite por parte de los tomos es radiacin gamma que es energaelectromagntica de alta frecuencia por lo tanto de alto poder, alta penetracin y alta peligrosidad, adems partculas alfa y

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beta, las betas son electrones y las alfa son ncleos de helio, adems cuando se trata de radiacin inducida se emiten neutrones.

R: Particulas beta: son electrones, el numero atomico del elemento aumenta en 1. Particulas alfa: son nucleos de

helio, (2+ y 2 neutrones) el numero atmica disminuye en 2 Radiacion gamma: radiacin de alto espectro

electromagntico, muy peligrosa.

13) A) Como se genera ozono en la troposfera y en la estratosfera, b) porque las zonas de latitudes bajas y

latitudes altas implican elevados riesgos de radiacin UV. C) Por que la Antrtida en particular presenta un

mayor empobrecimiento de la capa de ozono estratosfrico. D) Por qu la capa de ozono estratosfrico no

puede ser destruida completamente.

R: El ozono se puede producir porque una molcula de oxigeno capta radiacin ultravioleta, y al captar radiacinultravioleta se rompe la molcula de oxigeno y queda oxigeno atmico y este oxigeno atmico se junta despus conuna molcula de oxigeno y queda entonces una molcula de ozono (O3).C)El cloro (de los freones) se va y se acumula principalmente en la zona del polo sur, en consecuencia tambin en elhemisferio norte. Se acumula en los polos porque estos son zonas estables, como son zonas estables cuando llegaall el cloro despus no sale queda como aconchado, entonces esto hace que se produzca en los polo, y

especialmente en el polo sur. La principal diferencia entre la Antrtica y el rtico es que en el polo norte hay hielosflotantes, entonces no tiene la estabilidad atmosfrica de la Antrtica.D) Por qu la capa de ozono estratosfrico no puede ser destruida completamente.en condiciones normales, se forma

un sistema en equilibrio en el que tantas molculas de ozono se forman por unidad de tiempo como las que sedestruyen, por lo que su concentracin permanece constante.14) Nombre los principales contaminantes generados por un motor de combustin interna y seale comoinfluyen las condiciones de operacin del motor en su mayor o menor emisin. por que se agregabatetraetilo de plomo en especial? B) seale que riesgos implican los reactores generados de plutonio y por

que?R: Los principales contaminantes generados por un motor de combustin interna son los SO2 generado por la bajacalidad del combustible, el NOx que es generado por la t en que ocurre la combustin, el CO es por la combustinincompleta debido al mal mantenimiento del motor. El CO2 se genera por la combustin natural del motor.Se agregaba tetraetilo de plomo para accionar el efecto antidetonante del combustible y as poder tener un mejorrendimiento del combustible.b) Los riesgos que implican los generadores nodriza son el trabajar con una muy alta temperatura15)seale los factores que determinan la conducta de una masa de humo caliente que sale de una chimenea yse dispersa por la atmosfera. Explique en detalle lo referente a los gradientes de temperatura y su efecto.R: Los factores que determinan la conducta de la masa de humo caliente que sale por la chimenea y se dispersa porla atmosfera son: tasa de decaimiento atmosfrico y estabilidad.Inestable: El aire se enfra ms rpido que la bolsa entonces la bolsa sube sin problemas.Neutra: El aire se enfra a la misma tasa que la bolsa y como esta de la chimenea con impulso, sube por inercia.Ligeramente Estable: el aire en la bolsa se enfria mas rpido que el ambiente y en este caso queda atrapado, no va apoder seguir subiendo.Muy estable: la t del entorno de la bolsa aumenta con la altura y esta queda atrapada. (Inversin trmica, Stgo)

16) Describa los componentes y el funcionamiento de un reactor nuclear. De que factor depende el fluido de

intercambio de calor utilizado?R: Los reactores nucleares funcionan en base a la fision nuclear de un isotopo radioactivo q es el U235 mediante unbombardeo con berilio que logra que el U235 emita neutrones y particulas de fision, estos neutrones golpean otrosnucleos de U235 y asi sucesivamente en una reaccin en cadena donde la energia que se genera de la fision delU235 es utilizada directamente traspasando al agua presurizada, que a su vez la trasapasa a agua no presurida lacual genera vapor, vapor el cual mueve la turbina y genera energia.- R:Depende de la T generada ya que si es una T mucho mayor a la que el agua presurizada puede soportar seutiliza por ejemplo una solucin de sodio capaz de de contener toda esa energia y luego traspasarla a agua nopresurizada para la generacin de vapor.

17) Describa el funcionamiento de una celda fotovoltaica y una batera elctrica.R: La celda fotovoltaica capta fotones que provienen del sol y cuando estos colisionan con la celda fotovoltaica traspasan su

energia a los electrones q hay en la celda, esta celda consta de 2 capas la capa inferior con un atomo con un electron en el

ultimo orbital y la capa superior sin electrones pero con capacidad para captar electrones, cuando el foton choca con la celda

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se desprende un electron de la capa inferior y pasa ala superior generando un flujo de electrones lo que se traduce en un

potencial elctrico , o sea un flujo de corriente elctrica.

R:Bateria elctrica funciona atraves de una reaccin redox ya que por ejemplo en el caso de bateras de plomo, el plomo

metalico inmerso en el electrolito que es H2SO4, se oxida a plomo mas 2 y luego a plomo mas 4, este procesos genera una

diferencia de potencial cuando el circuito esta cerrada generando energia elctrica.

18) Indique cuales son las principales caractersticas que deben reunir un campo geotermico para alcanzarun efectivo inters tcnico-economico. Existe campos con esas condiciones en Chile? Fundamente su

respuesta.

R: Esta es una energa que aprovecha la entalpa del interior de la tierra. Para que se alcance un verdadero inters tcnico-efectivo, el campo geotrmico se deber situar cercano a zonas volcnicas y que cuenten con un sistema hidrolgico

adecuado, as como condiciones de permeabilidad en la profundidad e impermeabilidad en la superficie para generar vapor

seco (de alta entalpia).En Chile existen campos geotrmicos en el norte (El Tatio y Puchuldiza), sin embargo estos no renen la condicin de un

buen sistema hidrolgico. En cambio, si estudiamos campos geotrmicos en el sur, no hay geisers que proteger y contamos

con un sistema hidrolgico adecuado, por lo que si se busca una zona con actividad volcnica, podramos encontrar un

campo con buenas condiciones.

19) De qu manera pueden contribuir los ambientalistas al incremento o a la disminucin de los gases

invernadero en la atmosfera. Exponga sus puntos de vista al respecto.

R: Los ambientalistas pueden jugar un papel importante en cuanto a la aceptacin o discriminacin de un proyecto. Ellos porejemplo se oponen a las hidroelctrica, que si bien es cierto inundaran un area importante en el sur, provocarn menos dao

que por ejemplo una termoelctrica que funciona con pert coke, la cual contaminara de gran manera y emitir gran cantidad

de gases invernadero como SO2, NOx, etc. Ellos estn preocupados de una situacin local (hidroelctrica), dejando de lado

un problema que puede ocasionar inconvenientes de carcter global (termoelctricas, gases efecto invernadero)