CENTRAL NUCLEAR

Maqueta de una central nuclear tipo PWR.Una central nuclear es una instalación industrial empleada para la generación de energía eléctrica a partir de energía nuclear, que se caracteriza por el empleo de materiales fisionables que mediante reacciones nucleares proporcionan calor. Este calor es empleado por un ciclo termodinámico convencional para mover un alternador y producir energía eléctrica.

Estas centrales constan de uno o varios reactores, que son contenedores (llamados habitualmente vasijas) en cuyo interior se albergan varillas u otras configuraciones geométricas de minerales con algún elemento fisil (es decir, que puede fisionarse) o fértil (que puede convertirse en fisil por reacciones nucleares), usualmente uranio, y en algunos combustibles también plutonio, generado a partir de la activación del uranio. En el proceso de fisión radiactiva, se establece una reacción que es sostenida y moderada mediante el empleo de elementos auxiliares dependientes del tipo de tecnología empleada.


Torres de refrigeración de la central nuclear de Cofrentes, España, expulsando vapor de agua.
Central nuclear en Río de Janeiro, Brasil.Las instalaciones nucleares son construcciones muy complejas por la variedad de tecnologías industriales empleadas y por la elevada seguridad con la que se les dota. Las características de la reacción nuclear hacen que pueda resultar peligrosa si se pierde su control y prolifera por encima de una determinada temperatura a la que funden los materiales empleados en el reactor, así como si se producen escapes de radiación nociva por esa u otra causa.

La energía nuclear se caracteriza por producir, además de una gran cantidad de energía eléctrica, residuos nucleares que hay que albergar en depósitos aislados y controlados durante largo tiempo. A cambio, no produce contaminación atmosférica de gases derivados de la combustión que producen el efecto invernadero, ni precisan el empleo de combustibles fósiles para su operación. Sin embargo, las emisiones contaminantes indirectas derivadas de su propia construcción, de la fabricación del combustible y de la gestión posterior de los residuos radiactivos (se denomina gestión a todos los procesos de tratamiento de los residuos, incluido su almacenamiento) no son despreciables.

En España las centrales nucleares generaron el 20 % de la energía eléctrica necesaria en 2008.[1]
Funcionamiento [editar]
Central nuclear con un reactor de agua a presión. (PWR)
1- Edificio de contención. 2- Torre de refrigeración. 3- Reactor nuclear. 4- Barras de control. 5- Acumulador de presión. 6- Generador de vapor. 7- Combustible nuclear. 8- Turbina. 9- Generador eléctrico. 10- Transformador. 11- Condensador. 12- Vapor. 13- Líquido saturado. 14- Aire ambiente. 15- Aire húmedo. 16- Río. 17- Circuito de refrigeración. 18- Circuito primario. 19- Circuito secundario. 20- Emisión de aire húmedo (con vapor de agua).Las centrales nucleares constan principalmente de cuatro partes:

El reactor nuclear, donde se produce la reacción nuclear.
El generador de vapor de agua (sólo en las centrales de tipo PWR).
La turbina, que mueve un generador eléctrico para producir electricidad con la expansión del vapor.
El condensador, un intercambiador de calor que enfría el vapor transformándolo nuevamente en líquido.
El reactor nuclear es el encargado de realizar la fisión o fusión de los átomos del combustible nuclear, como uranio o plutonio, liberando una gran cantidad de energía calorífica por unidad de masa de combustible.

El generador de vapor es un intercambiador de calor que transmite calor del circuito primario, por el que circula el agua que se calienta en reactor, al circuito secundario, transformando el agua en vapor de agua que posteriormente se expande en las turbinas, produciendo el movimiento de éstas que a la vez hacen girar los generadores, produciendo la energía eléctrica. Mediante un transformador se aumenta la tensión eléctrica a la de la red de transporte de energía eléctrica.

Después de la expansión en la turbina el vapor es condensado en el condensador, donde cede calor al agua fría refrigerante, que en las centrales PWR procede de las torres de refrigeración. Una vez condensado, vuelve al reactor nuclear para empezar el proceso de nuevo.

Las centrales nucleares siempre están cercanas a un suministro de agua fría, como un río, un lago o el mar, para el circuito de refrigeración, ya sea utilizando torres de refrigeración o no.

MATERIALES NATURALES
Recurso natural

Se denominan recursos naturales a aquellos bienes materiales y servicios que proporciona la naturaleza sin alteración por parte del ser humano; y que son valiosos para las sociedades humanas por contribuir a su bienestar y desarrollo de manera directa (materias primas, minerales, alimentos) o indirecta (servicios ecológicos indispensables para la continuidad de la vida en el planeta).
En economía se consideran recursos todos aquellos medios que contribuyen a la producción y distribución de los bienes y servicios de que los seres humanos hacen uso. Los economistas entienden que todos los recursos son siempre escasos frente a la amplitud y diversidad de los deseos humanos, que es como explican las necesidades; definiéndose precisamente a la economía como la ciencia que estudia las leyes que rigen la distribución de esos recursos entre los distintos fines posibles. Bajo esta óptica, los recursos naturales se refieren a los factores de producción proporcionados por la naturaleza sin modificación previa realizada por el hombre; y se diferencian de los recursos culturales y humanos en que no son generados por el hombre (como los bienes transformados, el trabajo o la tecnología). El uso de cualquier recurso natural acarrea dos conceptos a tener en cuenta: resistencia, que debe vencerse para lograr la explotación, e interdependencia.
Recursos renovables
Artículo principal: Recurso renovable
Los recursos renovables son aquellos recursos cuya existencia no se agota con su utilización, debido a que vuelven a su estado original o se regeneran a una tasa mayor a la tasa con que los recursos son disminuidos mediante su utilización. Esto significa que ciertos recursos renovables pueden dejar de serlo si su tasa de utilización es tan alta que evite su renovación. Dentro de esta categoría de recursos renovables encontramos al agua y a la biomasa. Algunos recursos renovables se clasifican como recursos perpetuos, debido a que por más intensa que sea su utilización, no es posible su agotamiento. En los recursos renovables podemos encontrar las fuentes de energía, aquellos materiales o fenómenos de la naturaleza capaces de suministrar energía en cualquiera de sus formas. También se les llama recursos energéticos.

Algunos de los recursos renovables son: el bosque, el agua, el viento, los peces, radiación solar, energía hidráulica, madera, energía eólica y productos de agricultura

Recursos no renovables
Artículo principal: Recurso no renovable
Los recursos no renovables son recursos naturales que no pueden ser producidos, cultivados, regenerados o reutilizados a una escala tal que pueda sostener su tasa de consumo. Estos recursos frecuentemente existen en cantidades fijas o consumidos mucho más rápido de lo que la naturaleza puede recrearlos.

Se denomina reservas a los contingentes de recursos que pueden ser extraídos con provecho. El valor económico (monetario) depende de su escasez y demanda y es el tema que preocupa a la economía. Su utilidad como recursos depende de su aplicabilidad, pero también del costo económico y del costo energético de su localización y explotación. Por ejemplo, si para extraer el petróleo de un yacimiento hay que invertir más energía que la que va a proporcionar no puede considerarse un recurso. Como es también el carbón y la madera. Algunos de los recursos no renovables son: petróleo, los minerales, los metales, el gas natural y los depósitos de agua subterránea, siempre que sean acuíferos confinados sin recarga.

La contabilidad de las reservas produce muchas disputas, con las estimaciones más optimistas por parte de las empresas, y las más pesimistas por parte de los grupos ecologistas y los científicos académicos. Donde la confrontación es más visible es en el campo de las reservas de hidrocarburos. Aquí los primeros tienden a presentar como reservas todos los yacimientos conocidos más los que prevén encontrar. Los segundos ponen el acento en el costo monetario creciente de la exploración y de la extracción, con sólo un nuevo barril hallado por cada cuatro consumidos, y en el costo termodinámico (energético) creciente, que disminuye el valor de uso medio de los nuevos hallazgos.

MATERIALES CERÁMICOS

Ejemplos de materiales cerámicos [editar]Nitruro de silicio (Si3N4), utilizado como polvo abrasivo.
Carburo de boro (B4C), usado en algunos helicópteros y cubiertas de tanques.
Carburo de silicio (SiC), empleado en hornos microondas, en abrasivos y como material refractario.
Diboruro de magnesio (MgB2), es un superconductor no convencional.
Óxido de zinc (ZnO), un semiconductor.
Ferrita (Fe3O4) es utilizado en núcleos de transformadores magnéticos y en núcleos de memorias magnéticas.
Esteatita, utilizada como un aislante eléctrico.
Óxido de uranio (UO2), empleado como combustible en reactores nucleares
Óxido de itrio, bario y cobre (YBa2Cu3O7-x), superconductor de alta temperatura.
Propiedades mecánicas de la cerámica [editar]Los materiales cerámicos son generalmente frágiles o vidriosos. Casi siempre se fracturan ante esfuerzos de tensión y presentan poca elasticidad, dado que tienden a ser materiales porosos. Los poros y otras imperfecciones microscópicas actúan como entallas o concentradores de esfuerzo, reduciendo la resistencia a los esfuerzos mencionados.

El módulo de elasticidad alcanza valores bastante altos del orden de 311 GPa en el caso del Carburo de Titanio (TiC). El valor del módulo de elasticidad depende de la temperatura, disminuyendo de forma no lineal al aumentar ésta.

Estos materiales muestran deformaciones plásticas. Sin embargo, debido a la rigidez de la estructura de los componentes cristalinos hay pocos sistemas de deslizamientos para dislocaciones de movimiento y la deformación ocurre de forma muy lenta. Con los materiales no cristalinos (vidriosos), la fluidez viscosa es la principal causa de la deformación plástica, y también es muy lenta. Aun así, es omitido en muchas aplicaciones de materiales cerámicos.

Tienen elevada resistencia a la compresión si la comparamos con los metales incluso a temperaturas altas (hasta 1.500 °C). Bajo cargas de compresión las grietas incipientes tienden a cerrarse, mientras que bajo cargas de tracción o cizalladura las grietas tienden a separarse, dando lugar a la fractura.

Los valores de tenacidad de fractura en los materiales cerámicos son muy bajos (apenas sobrepasan el valor de 1 MPa.m1/2), valores que pueden ser aumentados considerablemente mediante métodos como el reforzamiento mediante fibras o la transformación de fase en circonia.

Una propiedad importante es el mantenimiento de las propiedades mecánicas a altas temperaturas. Su gran dureza los hace un material ampliamente utilizado como abrasivo y como puntas cortantes de herramientas.

Burj Khalifa
El Burj Khalifa[1] (برج خليفة, Torre Khalifa[2] en árabe), conocido durante su construcción como Burj Dubai (برج دبي Torre Dubái en árabe), es un rascacielos que se encuentra situado en el distrito Downtown Burj Khalifa de la ciudad de Dubái, en Emiratos Árabes Unidos. Es la estructura más alta construida por el hombre. La construcción comenzó el 21 de septiembre de 2004, y su inauguración oficial fue el 4 de enero de 2010.[3]

El Burj Khalifa es la parte central del desarrollo conocido con el nombre de Downtown Burj Khalifa (previamente Downtown Burj Dubai, "Centro Burj Dubái", en español), un complejo de 2 kilómetros cuadrados situado junto a la avenida Jeque Zayed, que atraviesa la ciudad de forma transversal. El arquitecto redactor principal del proyecto es Adrian Smith, que trabajó junto a la firma Skidmore, Owings and Merrill (SOM) hasta 2006. La construcción del Burj Khalifa contó con un presupuesto estimado de más de 4.000 millones de dólares, que se incrementó hasta los 20.000 millones para el desarrollo completo del Downtown Burj Khalifa.,[4] parte del coste del edificio fue financiado por la familia del Emir Mohammed bin Rashid Al Maktoum, entre los que destaca su sobrino Fuad bin Rashid Al Maktoum y Álvarez de tan solo 20 años, que financió 25 millones de dólares del proyecto. El nuevo obelisco de acero y vidrio, en forma de Y invertida, que supera al Taipei 101 (de 508 metros), se eleva entre el desierto y el mar, y es visible desde 95 kilómetros de distancia.

El 21 de julio de 2007, la empresa promotora Emaar Properties anunció que el entonces Burj Dubai había superado el récord de altura que ostentaba hasta entonces el rascacielos Taipei 101, convirtiéndose en el edificio más alto del mundo. Este récord no se hizo oficial hasta el 4 de enero de 2010, pues el organismo encargado de medir la altura de los edificios, el Consejo para Altos Edificios y Hábitat Humano (CTBUH en sus siglas en inglés), no reconoció la altura definitiva del edificio hasta que concluyeron las obras.[5] [6] El 17 de enero de 2009 el Burj Dubai alcanzó su altura máxima -818 metros-, convirtiéndose en la estructura más alta jamás levantada por el hombre, aunque la promotora del edificio no confirmó de forma oficial este acontecimiento.[6] [7]

Tecnologia: Nuevos materiales de construcción
Qué nuevos materiales de construcción hacen posible las originales ideas de los arquitectos e ingenieros civiles
Titanio es el material del que están hechos los sueños.

Desde la primera aplicación – el arquitecto estrella californiano Frank O. Gehry utilizó el material en la construcción del Museo Guggenheim de Bilbao – el mundillo internacional de los arquitectos no para de hablar de él.

El metal noble, que hasta hace poco sólo era utilizado para joyas, en la navegación espacial o para implantes médicos, es más resistente al calor que el aluminio y más duro que el acero, pesando sólo la mitad.

El titanio no se herrumbra y dura una eternidad.

En el ínterin, el material se utiliza en todo el mundo, por ejemplo para la construcción del Museo de Arte de Denver y la Ópera de Pekín.

En el 2004 se terminó de construir en Kronberg, cerca de Fráncfort del Meno, el primer edificio con una fachada completa de titanio en Alemania.

El material fue provisto por la em-presa Deutsche Titan, una filial de ThyssenKrupp. Deutsche Titan opera una de sólo tres fábricas de titanio en Europa y apuesta desde entonces por el mercado en crecimiento de la arquitectura.

En fase de investigación se halla todavía el empleo de la “técnica foto-voltaica orgánica” en grandes superficies. Las empresas alemanas BASF, Bosch, Merck y Schott trabajan intensamente en el desarrollo y la producción industrial de láminas transparentes que puedan transformar luz en energía y que, a diferencia de las superficies fotovoltaicas rígidas actuales, puedan ser curvadas, enrolladas y plegadas.

Colocadas sobre techos, en ventanas y fachadas, pueden transformar discre-tamente edificios, sobre todo rascacielos, en verdaderas plantas ener-géticas.

El Gobierno federal de Alemania apoya ese proyecto con 60 millones de euros.

Se espera que pueda comenzarse con la producción en gran escala en el 2015.