Tercera Ley
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Prcesos Adiabaticos
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Formas
de energía.
La energía es la capacidad de un objeto de transformar
el mundo que lo rodea su unidad de medida es julio. En un sentido general la
energía es la capacidad que tiene un cuerpo o sistema de producir algún cambio
en sí mismo o en otros. Cambios que pueden ser tanto físicos como químicos:
desplazamiento, calor, luz, reacciones químicas, cambios de estado.
Todas las formas de energía se encuentran bajo dos
categorías: Energía potencial y cinética.
Energía
potencial.
El hecho de estar bajo la influencia del campo
gravitatorio proporciona a los objetos la capacidad de caer, por tal razón esta
energía se encuentra almacenada y se da a partir de la energía de posición,
(gravitacional).
Esto debido a la capacidad que tienen los objetos de
caer, tiene sus orígenes en el campo gravitatorio terrestre y su magnitud es
directamente proporcional a la altura en la que se encuentra el objeto respecto
a la superficie terrestre.
EP=
m*g*h
Energía
química
Es la energía que es almacenada en la cadena o unión
de los átomos y moléculas, es decir, hablamos de la energía interna que tiene
un cuerpo o substancia basada en los tipos de enlaces químicos que ocurren
entre los componentes químicos y la cantidad de energía que puede ser liberada
ente ellos.
Siempre está asociada a la materia y se manifiesta
cuando se produce una modificación en ella, puede ser producto de fuentes de
calor y reaccionan produciendo luz, calor o formas de energía derivadas.
Esta energía funciona debido a las reacciones
químicas que van acompañadas de un desprendimiento o de absorción de energía, en
ese sentido se entiende que hay una reorganización de los electrones y protones
para producir cargas eléctricas, la energía puede clasificarse en endotérmica y
exotérmica y puede manifestarse como energía eléctrica, luminosa o mecánica.
Los alimentos que consumimos diariamente son un
ejemplo ideal de energía química.
Central
Termoeléctrica
Es una instalación donde la energía mecánica que se
necesita para mover el rotor de un generador se obtiene a partir del vapor
formado al hervir agua, la energía de la combustión del gas o carbón se emplea
para evaporar el agua.
Central
térmica de Vindhychal. 4.760 MW. (India)
Se encuentra en el distrito Singrauli en el estado
de Madhya. Es la central eléctrica de carbón más grande de la India. El carbón
para la planta de energía proviene de las minas Nigahi y el agua llega desde el
canal de Singraul. Tiene una capacidad instalada de 4.760 MW.
Energía
nuclear
Es la energía almacenada en el núcleo del átomo.
En este proceso los átomos del uranio se
desintegran, la energía que libera el uranio cuando sus átomos se desintegran
produce el calor que hierve el agua en los reactores nucleares, a su vez, el
vapor mueve las turbinas al interior de los reactores produciendo electricidad.
La desintegración del átomo se logra liberando la energía
de su núcleo, este proceso genera una reacción en cadena generando energía.
Central
nuclear
Es una instalación industrial en la que se genera
electricidad a partir de la energía térmica producida mediante reacciones de
fisión, la energía térmica liberada transforma el agua en vapor.
Central nuclear Bruce 6.234 MW. (Canada)
Está situada en Tiverton Ontario, su construcción empezó en 1970, es la mayor instalación nuclear de Canadá y del mundo, se conforma de 8 reactores. En la actualidad se adelanta una millonaria inversión para renovar seis de los ocho reactores y así producir 7.000 MW.
Energía
mecánica almacenada.
Es la energía almacenada en un objeto para la
aplicación de una fuerza. Resortes
Tiene que ver con la constitución y la forma del
material del objeto, que tiende a recuperar su forma original después de haber
sido sometido a fuerzas que lo deforman, como es el caso de un resorte mecánico
Energía
de la gravedad
Es la energía de lugar o posición, una
hidroeléctrica funciona con este tipo de
energía, pues al soltar el agua se logra que giren las turbinas
Se debe a la acción de la gravedad sobre los cuerpos
como es el caso de un objeto que cae de una altura.
Central
hidroeléctrica
En estas instalaciones se transforma la energía
hidráulica en energía eléctrica, existen centrales de tres tipos: de pasada, de
embalse o de almacenamiento, mediante canales y tuéneles de desvió el agua es
conducida por tuberías forzadas hasta las turbinas eléctricas, las cuales al
girar generan energía mecánica que luego es convertida a energía eléctrica por
el generador eléctrico rotativo
Central
hidroeléctrica de las tres gargantas. 22.500 MW. China
Está situada en la provincia de Hubei y es la más
grande del mundo, se trata de una instalación hidroeléctrica de embalse
convencional, se abastece del agua proveniente del río Yangtsé. Su construcción
inicio en 1993 y termino en 2012, la presa tiene 181 metros de altura y 2335
metros de longitud, suministra electricidad a nueve provincias y dos ciudades.
Energía
cinética
Energía en movimiento como las olas de electrones, átomos,
moléculas y substancias.
Los cuerpos por el hecho de moverse tienen la
capacidad de transformar su entorno, llamamos energía cinética a la energía que
posee un cuerpo por el hecho de moverse. La energía cinética de cuerpo depende
de su masa y de su velocidad.
Ec=
½*m*v2
Energía
radiante
Energía electromagnética que viaja transversalmente
en las ondas, incluye la luz visible, los ratos x, ratos gama, ondas de radio y
energía solar.
Es la energía que poseen las ondas electromagnéticas
como la luz visible, las ondas de radio, los rayos ultravioleta (UV), infrarrojos
(IR)
La característica principal de esta energía es que
se propaga en el vacío sin necesidad de ningún soporte material. Se trasmite
por unidades llamadas fotones, la intensidad está relacionada con la cantidad
de fotones que permanecen en una superficie. Forman un gran número de ondas de
diferentes longitudes y frecuencias.
Parques
fotovoltaicos o solares
Estos parques son capaces de captar una gran
cantidad de energía solar, en un espacio donde están instaladas celdas
fotovoltaicas.
La
Gran muralla solar 1.500 MW (China)
En los desiertos de Tengger y Gobi se ubica la red más
grande de paneles solares, gracias a las condiciones geográficas goza de las
condiciones adecuadas para la electrificación solar al contar con zonas
desérticas y de fuerte radiación solar, además son el 60% del mercado de fabricación
de paneles solares.
Energía
termal
Es la energía liberada en forma de calor, existen
tres mecanismos de transferencia de energía térmica. Energía interna de las
substancias, la vibración y movimiento de átomos y moléculas dentro de las
substancias se conoce como energía geotermal.
Conducción:
Es la potencia de transmisión en forma de calor de una parte de un cuerpo a
otro órgano del mismo, o de un cuerpo a otro que está en contacto físico con el
sin desplazamiento apreciable de las partículas
Convección:
Es la transmisión de calor de un punto a otro dentro de un fluido, un gas o un líquido,
mezclando una parte del fluido con otra. En la convección natural, el
movimiento del fluido se debe enteramente a las diferencias de densidad; En la
convección forzada, el movimiento se produce por medios mecánicos
Radiación: Es la trasmisión de energía térmica de un cuerpo a otro, que no está en contacto con él a través del movimiento de las ondas a través del espacio.
Sonido
Movimiento de la energía que va de principio a fin
en una onda longitudinal, el sonido es un conjunto de partículas que se
movilizan o vibran de manera organizada, esto sucede como respuesta a algún
estimulo especifico que les imprime a su vez energía. En nuestro planeta el
sonido viaja a 343 m/sg, sin embargo existes variables como la temperatura o el
medio que influyen sobre la velocidad. También es importante señalar que el
sonido se propaga a medida que va moviendo las partículas del medio de trasmisión
También conocida como energía acústica es la
cantidad de energía que transmiten las ondas del sonido, procedentes de la vibración
de un objeto, necesitan de un medio físico para desplazarse sean líquidos, solidos o gaseosos, este tipo de energía recoge
otras formas de energía como la cinética debido al movimiento de partículas, la
potencial debido a los cambios de
presión en el medio físico e incluso energía térmica
Energía
eléctrica.
Esta energía es fundamental en procesos biológicos,
el funcionamiento de las neuronas y el respectivo impulso nervioso de la medula
espinal son de naturaleza eléctrica.
Se origina a partir de la diferencia de potencial de
dos puntos cuando se ponen en contacto con un transmisor eléctrico, este
contacto provoca una transmisión de cargas negativas (electrones) mediante
materiales como los metales, esta energía puede ser convertida en otras formas
de energía como: lumínica, mecánica o térmica.
Podemos clasificarla en:
Estática:
producto de la fricción de dos cuerpos.
Dinámica:
es la electricidad que se genera por el flujo de corriente eléctrica.
Electromagnética:
es la electricidad que generan los campos electromagnéticos.
Parque
Eólico
Es una instalación donde la energía cinética del
aire al moverse se puede transformar en energía mecánica de rotación, para ello
se instala una torre en cuya parte
superior existe un rotor con múltiples palas, orientadas en la dirección del
viento. Las palas o hélices giran alrededor de un eje horizontal que actúa
sobre un generador de electricidad.
Hornsea 2500MW (Reino unido)
Es el parque eólico mas grande del mundo, se
encuentra ubicado en el mar a 89 km de la costa, cuenta con 165 aerogeneradores
que elevan sus palas a 200 metros sobre el nivel del mar.
La energía y las plantas (laboratorio de Cromatográfia)
La fotosíntesis es vital para la supervivencia de los organismos vivos, en este proceso se captura la energía del sol y se convierte en energía química, la cual se requiere para llevar a cabo los procesos biológicos. En su ausencia habría poco alimento o materia orgánica y la mayoría de los organismos dejarían de existir en una atmosfera carente de oxigeno
J VON Sachs FORMULO la siguiente ecuación química para el
proceso de la fotosíntesis
En este proceso
el dióxido de carbono (co2) del aire entra por las estomas, que son poros en la
superficie de las hojas y se difunde por las células que forman la mayor parte
de la sustancia de la hoja(mesófilo)
La luz del sol es absorbida por la clorofila, un pigmento
verde que se encuentra en los cloroplastos, estructuras celulares donde tiene
lugar la fotosíntesis
La fotosíntesis sucede en dos fases la primera se llama luminosa o fotoquímica en esta la luz solar se convierte en energía química que se almacena en forma de trifosfato de adeosenina (ATP) Y NADPH una molécula muy energética cargada con dos electrones procedentes del agua que se descompone
Los estomas
Estructura de una hoja. 10x
Estomas de hoja de acelga. 40x
Parámetros Químicos, micro biológicos y físicos del agua y carga contaminante.
Reconocer los
parámetros e indicadores que determinan
la calidad del agua, nos permite complejizar el valor del ciclo hidrológico y
el impacto que tiene sobre nuestros estilos de vida.
En Bogotá, hemos
reducido el recurso hídrico al simple acto de abrir la llave, por tal razón es
fundamental reconocer que el agua que tanto necesitamos, forma parte de un
ciclo integral, que incluye ecosistemas tan frágiles y complejos como los
páramos donde el agua empieza mediante escorrentía su desplazamiento hasta
llegar a un punto de captación, a una estación de tratamiento, para llegar
finalmente a los usuarios mediante las acometidas, durante este recorrido el
agua debe pasar por unos indicadores de calidad, esos indicadores son
paramentos que indican cuales son las propiedades del agua que deben estar bajo
control.
Estos parámetros
pueden ser de tipo; Químico, microbiológico y físico, aunque diferenciados,
estos parámetros se encuentran interrelacionados debido a que, por ejemplo, la presencia
de sólidos puede determinar otras
propiedades como olor la turbiedad, la
conductividad y pH.
En este sentido, la
resolución la resolución (2115) del ministerio de ambiente, vivienda y
desarrollo territorial y el ministerio de protección social, señala las
características, instrumentos básicos, frecuencias, vigilancia, valores
aceptados y control para la calidad del agua destinada al consumo humano.
Definiciones
Análisis microbiológico del agua: Procedimientos de laboratorio para evaluar la presencia
de microorganismos
Análisis básicos: Procedimiento para determinar turbiedad, color
aparente, pH, cloro residual, coliformes totales y Escherichia coli.
Análisis complementarios: Procedimiento para las determinaciones no contempladas
en el análisis básico.
Cloro residual
libre: Es aquella porción que queda en el agua después de un periodo de
contacto definido, como acido hipocloroso o como ion de hipoclorito.
Tratamiento o
potabilización: es el conjunto de operaciones y procesos que se realizan sobre
el agua cruda con el fin de modificar sus características físicas químicas y
biológicas
Valor aceptable
Es el establecido
para la concentración de un componente o sustancia que garantiza que el agua
para consumo humano no representa riesgos conocidos a la salud
Características físicas
Conductividad: Esta propiedad hace referencia a la concentración de solidos disueltos en
el agua El valor máximo aceptable para la conductividad puede ser hasta 1000
microsiemens/cm. El incremento en estos valores indica un cambio sospechoso en
la cantidad de solidos disueltos
Color aparente: Es el color que presenta el agua en el momento de su recolección sin haber
pasado por un filtro de 0.45 micras. Se
expresa en unidades de platino cobalto (UPC) siendo el valor máximo aceptable
de 15
La unidad platino
cobalto se produce al disolver un mg de platino/L en forma de ion cloroplatino.
Olor y sabor: Este parámetro indica que el agua no debe tener ningún olor ni sabor, lo
contrario podría indicarla presencia de contaminantes. Este parámetro es
expresado como Aceptable o no aceptable y valor máximo aceptable es Aceptable.
Turbiedad: Este
parámetro indica las partículas en suspensión presentes en el agua por las
cuales el agua pierde su trasparencia, mientras más sólidos mayor será la
turbiedad. Las algas, los sedientos, la
materia orgánica y los contaminantes. Este parámetro se expresa en unidades
nefelometrías de turbiedad (UNT) siendo el valor máximo aceptable 2
Potencial de hidrogeno ph: El valor para el potencial de hidrogeno ph del agua para
consumo humano debe estar comprendido entre 6,5 y 9,0.
Características químicas
Las características
químicas del agua en relación con los elementos, compuestos y mezclas de
compuestos químicos que tienen implicaciones sobre la salud humana. Cuando
hablamos de las características químicas del agua estas deben sujetarse a las
concentraciones máximas aceptables de plaguicidas y otras sustancias químicas.
La concentración
máxima aceptable presente en el agua es de 0.001 mg/L para cada una de las
siguientes características químicas
La dureza del agua
es un concepto relacionado con la concentración de minerales contenidos en un
litro de agua. Cuando catalogamos un agua como agua dura significa que contiene
más minerales que el agua normal.
Características químicas que
tienen mayores consecuencias económicas indirectas sobre la salud humana.
Elementos y compuestos químicos.
Calcio Ca
El exceso de calcio
tiene implicaciones para la salud, implica que los riñones trabajen más para
filtrarlo.
Valor máximo aceptable 60 (mg/L)
Magnesio Mg
El exceso de magnesio puede causar trastornos gastrointestinales y
problemas de absorción de minerales.
Valor máximo aceptable 30 (mg/L)
Fosfatos PO4
El exceso de
fosfatos permite el crecimiento desmesurado de algunas algas produciendo
eutrofización
Valor máximo aceptable 0,5 (mg/L)
Zinc Zn
Las concentraciones
altas de zinc pueden causar gastroenteritis debido a su baja solubilidad.
Valor máximo
aceptable 3 (mg/L)
Hierro total Fe
Las concentraciones
altas de hierro pueden causar casos de hemocromatosis, genera fatiga y debilidad.
Valor máximo
aceptable 0,3 (mg/L)
Las características
químicas cuyo valor DL50 oral mínimo reconocido sea menor o igual a 20 mg/Kg
según las referencias reconocidas por el ministerio de protección social
La suma total de
las concentraciones de plaguicidas no podrá ser superior a 0.1 mg/L
Las plantas deben
garantizar mediante sistemas, estructuras o procedimientos de control el tiempo
de contacto del cloro como desinfectante, antes de enviar el agua a las redes. La cal, el sulfato de aluminio, el cloro y el hipoclorito también son utilizados
en el tratamiento o potabilización del agua para consumo humano
También debemos
tomar en consideración que durante la potabilización del agua se emplean otras
sustancias químicas para las cuales se darán tener en cuenta los siguientes
valores aceptables
El valor máximo
aceptable del residual de aluminio derivado de su uso como coagulante en el
tratamiento de agua para consumo humano será de 0.2 mg/L. Si se utiliza otro
coagulante basado en sales de hierro, el valor máximo aceptable para el
residual será 0.3 mg/L
El valor aceptable
del cloro residual libre en cualquier punto de la red de distribución del agua
para consumo humano deberá estar comprendido entre 0.3 y 2.0 mg/L.
Características microbiológicas.
Técnicas para
realizar análisis microbiológicos.
Coliformes totales
Bacterias gran
negativas en forma bacilar que fermentan la lactosa a temperatura de 35 37 C
produciendo ácido y gas (CO2) en un plazo de 24 a48 horas, se clasifican como
aerobias o anaerobias facultativas.
Filtración por
membrana, sustrato definido, enzima sustrato y presencia- ausencia.
0 UFC/100 cm3
Ausencia en 100 cm3
Escherichia Coli
Bacilo aerobio gran
negativo no esporulado que se caracteriza por tener enzimas específicas como la B galactosidasa y B glucoridasa, es
un indicador microbiológico preciso de contaminación fecal en el agua para consumo
humano.
0 UFC/100 cm3.
Ausencia en 100 cm3
Giardia y cryptosporidum
Es un protozoo que
se encuentra en una amplia variedad de animales y en el agua las técnicas para
el análisis de estos microorganismos deben ser validadas por el instituto
nacional de salud- INS- o revalidadas por este.
Las características
microbiológicas del agua para el consumo humano deben enmarcarse dentro de los
siguientes valores máximos aceptables desde el punto de vista microbiologico,
los cuales son establecidos teniendo en cuenta los limites de confianza del 95%
y para técnicas con habilidad de detención desde 1 unidad formadora de colonia
(UFC) o 1 microrganismo en 100 cm3 de muestra
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