Capítulo 1: Introducción

Aspectos Generales
Energía y Desarrollo
Energía y Medio Ambiente


Aspectos Generales
(Actualizado al 01 de Agosto de 2006)



La Termotecnia o Termodinámica Aplicada es la ciencia de la Ingeniería que está relacionada con el estudio de sistemas termodinámicos reales bajo la óptica de la física del calor.

La visión que se desea desarrollar es sistémica. Con esto queremos decir que ustedes vayan adquiriendo la habilidad de ver sistemas reales y analizarlos desde el punto de vista global. Por ejemplo si analizamos un automóvil, verlo no solo como un conjunto de partes y piezas, sino también entender las relaciones funcionales entre ellas para comprender su operación.

Trataremos que al desarrollar esta habilidad se vaya aplicando a sistemas cada vez más generales. Así, del estudio de sistemas muy simples, pasaremos al estudio de sistemas cada vez más complejos.

Todo no pasaría de ser un ejercicio académico interesante si nos limitáramos a esos aspectos. Sin embargo veremos que algunos conceptos claves que se explican en el curso están íntimamente ligados al problema del desarrollo. En los próximos párrafos trataremos de comprender las relaciones existentes entre energía y desarrollo y energía y medio ambiente.


ENERGIA Y DESARROLLO
(Actualizado al 01 de Agosto de 2006) 

ASPECTOS GENERALES:

Durante el desarrollo de este curso, veremos como los principios de la Termodinámica son aplicables a problemas y sistemas reales. Buscamos, sobre todo, que ustedes perciban la importancia que tiene la correcta comprensión y aplicación de estos principios en gran cantidad de problemas reales que enfrentarán.

A inicios de 1997 la población mundial se empinaba sobre los 5.400 millones de personas. En los últimos 100 años el mundo ha cambiado más por el impacto de la presencia del hombre que desde la aparición de este sobre la tierra hace más de 3 millones de años (si uno considera el género homo y más de 100.000 años si se considera el homo sapiens).

Tendemos a mirar los temas de energía, desarrollo e impacto ambiental como temas independientes entre sí. Sin embargo existe una fuerte interrelación entre ellos. En los próximos párrafos aclararemos e ilustraremos esta afirmación.

LAS FUENTES DE ENERGIA:

El hombre necesita energía para subsistir, manejar su entorno y producir bienes. En su nivel más primitivo necesitaremos al menos energía para no morirnos de hambre. Cuanto es esto? Tambien aclaremos que significa.

Tradicionalmente el ser humano contó con una cantidad muy limitada de fuentes de energía. Estas eran:

De que orden de magnitud son las potencias y cantidades de energía obtenibles de estas fuentes: En el caso de la energía térmica las fuentes tradicionales fueron la leña y el carbón vegetal. Mientras el proceso de industrialización fue incipiente, no hubieron grandes problemas. Pero el descubrimiento y conquista de América implicaron grandes esfuerzos en la construcción de navíos, armas implementos y otros (Es un hecho que una buena parte de las riquezas que se obtuvieron de América se gastaron en hacer guerras entre los diferentes reinos y estados de Europa). Como consecuencia de esto, en el Siglo XVII comenzó a existir una fuerte penuria de leña y carbón vegetal.

La deforestación de la península Ibérica, como tambien muchas partes de Europa fue un impacto que tuvo el uso intensivo de recursos a raíz de la conquista Americana.

La ecuación existente cambia en forma radical con la Revolución Industrial. Si bien esta trajo muchos cambios, el más importante (por sus consecuencias) es la invención de la máquina de vapor. Por primera vez el hombre puede disponer de fuentes de energía mecánica de mayor potencia y donde se hace necesario. Sobre esta máquina nos detendremos más adelante.

La máquina a vapor trajo consigo el uso masivo del carbón como fuente energética. Este fue el vector energético dominante hasta comienzos del Siglo XX.

El motor de combustión interna se comenzó a desarrollar en el Siglo XIX. Inicialmente operó a gas, pero su verdadero desarrollo se alcanzó a inicios del siglo XX con el perfeccionamiento del motor Otto a gasolina. El impulso definitivo vino con la 1ª Guerra Mundial y el desarrollo de la aviación.

El uso de la energía eléctrica tambien es de fines del Siglo XIX. La creación de redes de distribución eléctrica llevó rápidamente al perfeccionamiento de las turbinas hidráulicas, las turbinas a vapor y los motores diesel industriales.

En 1945 comenzó la aplicación industrial de la energía nuclear. Si bien hoy en día es una fuente energética de importancia, el estado actual de la tecnología hacen previsible que su desarrollo permanezca estancado. Esto lo abordaremos después, pero el hecho es que la tecnología nuclear actual es más cara que otras alternativas energéticas y el recurso más escaso que los hidrocarburos.

CORRELACION ENTRE DESARROLLO Y CONSUMO ENERGETICO:

La correlación existente entre desarrollo y consumo energético es bien conocida. Esto es algo bastante razonable, pues podemos considerar al consumo de energía bruta de una sociedad como una forma de amplificar el esfuerzo humano.
 

Fig. 1.1 Evol. Consumo Energético USA
Figura 1.1 Evolución de Consumo Energético en USA

En la Figura 1.1 vemos la correlación existente entre consumo de energía bruta y PGB en Estados Unidos desde 1893 a 1975. En ella podemos observar como se ha aumentado el PGB y el consumo energético. Además podemos observar varias zonas con tendencias muy diferentes.


Fig. 1.2 Evolución paises OCDE
Figura 1.2 Evolución Consumo Energético y PGB países OCDE

En la Figura 1.2 vemos que pasa en cuanto a consumo energético y PGB para los paises de la OCDE entre 1970 y 1990. Un aspecto muy importante es que, en este período, el PGB ha crecido a una tasa mucho mayor que el consumo energético. Por lo tanto queda en evidencia el esfuerzo hecho en cuanto a buscar procesos y sistemas energéticamente eficientes.
 

Fig. 1.3 Evolución países en desarrollo
Figura 1.3 Evolución PGB y Consumo Energía Países en desarrollo

En la Figura 1.3 vemos la misma información, pero para los países en desarrollo. En este período, el PGB de los paises en desarrollo ha crecido más rápido que aquellos de la OCDE (un factor 2 de crecimiento, versus 1,7 para los de la OCDE). Sin embargo el consumo de energía ha crecido aún más. Esto revela:


Fig. 1.4 Evolución PGB y energía en Chile
Figura 1.4 Evolución consumo energía y PGB en Chile

El caso de Chile en los últimos 20 años lo vemos en la Figura 1.4. En ella vemos claramente las crisis de 1972-73 y la de 1981. Cabe destacar además de que nuestro PGB ha crecido menos en el período 1970-90 que el del conjunto de los países en desarrollo. Además es preocupante el hecho de que el aumento de PGB en los últimos años ha sido bastante más lento que el aumento del consumo energético.

En las próximas décadas nos enfrentaremos a varios desafíos:

Versión original: Marzo 1999


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