Unidad
03

Bienvenida

Aunque te des cuenta o no, las fuentes renovables de energía son abundantes en él Planeta, la única barrera que se tiene es la propia creatividad para poder explotar esta riqueza prácticamente infinita. Aunque se está en el empiezo de entender todo esto y de utilizar una pequeña parte de la riqueza infinita, ya un 20% del consumo global de electricidad tiene origen hidráulico. Este es un logro muy grande, pero todavía falta mucho para poder trabajar con las demás fuentes: la energía solar ofrece solo un 0.05%, la energía eólica representa un 0.5%, la energía geotérmica representa un porcentaje de 1.5% y la biomasa ofrece un 5.5% del consumo mundial de electricidad. Los números dan el entero panorama sobre la posición en la explotación de las fuentes de energía renovable y la conclusión es que queda muchísimo por hacer, lo que representa una oportunidad muy grande de desarrollo personal y profesional para todos ustedes.

La presente unidad realiza una conexión entre los modelos teóricos complejos de la materia de mecánica de medios continuos y el área de energías renovables. Los documentos de la unidad ofrecen una síntesis sobre la manera de aplicar el conocimiento teórico en la práctica, pero también una visión actual sobre las necesidades como sociedad. Un 80% de las necesidades energéticas de la sociedad giran alrededor de la industria, la climatización de los edificios y el transporte, así como una gran parte de estas necesidades podrían resolverse con la ayuda de las energías renovables, pero la realidad es que los porcentajes de uso de energías renovables son muy bajos.

En España, por ejemplo, las energías renovables representan un 19.8% del total de energía eléctrica producida. Para España, el año 2007 fue el año cuando la cantidad de electricidad producida con energías renovables supero a la de origen nuclear, para Estados Unidos fue el 2011 y el porcentaje de las energías renovables representan solo un 11.73% del total de energía generado en el país. Los estudios científicos muestran que se estima que para el 2030 el porcentaje de la energía generada con fuentes renovables va a crecer por lo menos a un 41%, pero para poder alcanzar este porcentaje se necesita un cambio de mentalidad y este cambio se tiene que hacer con todos ustedes, no solamente las grandes corporaciones productoras de energía. Se puede alcanzar un crecimiento de los porcentajes de uso de energías renovables solo con la ayuda conjunta del desarrollo tecnológico y de los compromisos políticos. El campo de la energía solar, que es una fuente verdaderamente infinita, es el campo donde hay más necesidad de desarrollo.

Mediante los documentos y las actividades desarrolladas en la tercera unidad del curso, se presentan también las controversias, las polémicas actuales sobre la inclusión de la incineración (dentro de la generación de energía con el uso de la biomasa) y de la energía hidráulica a grandes escalas como energías verdes, por el impacto ambiental negativo que tienen, aunque si son fuentes de energías renovables. La energía nuclear también es fuente de debate, porque aun no generando gases de emisión, genera desechos radioactivos que son difícil de manejar y destruir.


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Competencia específica

Modela fenómenos físicos para su aplicación en fenómenos de transporte en sistemas de energías renovables mediante la utilización de la estática y dinámica de la mecánica de medios continuos.


Logros

  • Formular problemas relativos a la mecánica del medio continuo, para convertirlo en planteamientos matemáticos y así obtener soluciones aplicadas en el diseño y modelos de sistemas de energía renovable.

Contenido

Unidad 3. Modelos matemáticos y sus aplicaciones en energías renovables

  • 3.1. Modelos matemáticos

    3.1.1. Modelos matemáticos específicos para sólidos

    3.1.2. Modelos matemáticos específicos para fluidos

  • 3. 2. Energías renovables

    3.2.1. El viento

    3.2.2. El agua

    3.2.3. El sol

Material de estudio

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Cierre

La última unidad del curso ofrece una visión compleja y completa sobre los últimos avances en la modelación matemática en el área de mecánica del medio continuo, ofreciendo tanto conocimientos teóricos sobre el manejo del tensor de tensiones para sólidos, sobre la cinemática y dinámica de fluidos, como también conocimientos prácticos que reflejan la aplicación del conocimiento teórico en la actualidad. Tendrán la visión sobre el uso de los modelos matemáticos en definir la vida tecnológica actual. Todas las teorías de la materia de mecánica del medio continuo tienen aplicaciones prácticas que cambiaron el nivel de vida, ofreciendo la seguridad enfrente de las fuerzas de la naturaleza y también la posibilidad de usar estas fuerzas y transformarlas en fuentes de energías renovables.

La unidad ofrece una visión completa y compleja sobre la problemática de las aplicaciones de las modelaciones matemáticas en el área de energías renovables, presentando la situación actual del desarrollo de las energías renovables, en conexión con el desarrollo de la modelación matemática, las ventajas y las desventajas de las mismas, los círculos viciosos generados.

La unidad se cierra con una actividad integradora donde se sintetiza todo el conocimiento del curso para entender en profundidad la parte teórica de la modelación matemática utilizada en la materia de mecánica del medio continuo y sus implicaciones prácticas.

Finalizarán el curso agregando elementos de complejidad y finalizando su trabajo en la simulación de un dispositivo de energías renovables, utilizando el software EJS.


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Fuentes de consulta

Básica

  • Heinbockel, J. H. (1996). Introduction to Tensor Calculus and Continuum Mechanics. Norfolk, Virginia: Old Dominion University.
  • Olivella, X. O., Saracíbar Bosch, C. A. (2002). Mecánica de Medios Continuos para Ingenieros. (2nd ed.). Barcelona: Universitat Politécnica de Catalunya.
  • Pasinato, H. D. (2008). Fundamentos de Mecánica de Fluidos. Buenos Aires: UTN.
  • William, K. J. (2002). Constitutive Models for Engineering Materials. (3 ed., Vol. 3, pp. 603-633). Boulder, Colorado: Academic Press.