lunes, 4 de marzo de 2013

I.3 Monografía de la infraestructura marítima.


Infraestructura.

La infraestructura es de vital importancia en el entorno de un país, es sinónimo de desarrollo social y humano ya que la competitividad, el crecimiento económico y las oportunidades de bienestar de las naciones dependen en gran medida de la solidez y modernidad de su infraestructura.

El desarrollo de la infraestructura es un requisito imprescindible para todos los países ya que fomenta la comunicación entre regiones al reducir los costos y tiempos de transporte para facilitar el acceso a mercados distantes y así impulsar la generación de empleos. El fortalecimiento de dicho sector en la región México, Centroamérica y Cuba, será un gran detonador de las economías ya que la construcción es la industria que más empleos genera por dólar invertido y es la que mas ramas industriales activa.

Obras que se consideran infraestructura.
 
Las obras de infraestructura son grandes proyectos que facilitan los servicios sociales a una comunidad como avenidas, autopistas, calles, puentes, puertos, aeropuertos, ferrocarriles, redes de telecomunicaciones, entre otras. Este tipo de obras son las más complejas de coordinar y construir, debido a sus extensiones y magnitudes, ya que algunas llegan a ser monumentales.

Los proyectos de éste tipo involucran un gran número de recursos humanos, maquinaria además del tiempo de realización, que suele ser extenso, y pueden ser contratados por sectores públicos y privados. Son generalmente diseñadas por un ingeniero debido a sus características de alto tráfico y funciones específicas.

Las obras de infraestructura de la actualidad, se construyen con materiales que cada día son más sofisticados y especializados. Dentro de los costos de una construcción de grandes proporciones los materiales ocupan con frecuencia el renglón de mayor incidencia por encima de equipos y la misma ingeniería.

En los últimos años, la infraestructura para la navegación marítima se ha incrementado considerablemente, por lo que cada vez el número de ciudades que se unen por los océanos es mayor, lo que debe traer como consecuencia un intercambio más intenso entre las diferentes culturas de la humanidad, esperando que esto sea en beneficio de todas ellas.

Infraestructura para la navegación marítima.
 
Para poder realizar una navegación segura a través de las aguas oceánicas, es necesario contar con una serie de características, tanto de la embarcación como de las condiciones del medio. Por esto, es indispensable disponer de equipo especializado a bordo, en el propio mar y en tierra, que permita alcanzar el máximo de esta seguridad.

Dentro de la infraestructura marítima encontramos que existen diversas obras que se consideran dentro de este rubro tales como son:

 Puertos.
 
El puerto es, por extensión, aquel espacio destinado y orientado especialmente al flujo de mercancías, personas, información o a dar abrigo y seguridad a aquellas embarcaciones o naves encargadas de llevar a cabo dichas tareas. Dentro de los puertos marítimos se pueden distinguir aquellos orientados a la carga y descarga de contenedores; de mercancías de distinto tipo, especialmente los pesqueros; al depósito de embarcaciones de recreo u otros. Los puertos, asimismo, pueden clasificarse dentro de otras categorías, como según el uso civil o militar, etc.



Muelle.

Un muelle es una construcción de piedra, ladrillo o madera realizada en el agua, ya sea en el mar, en un lago o en un río, afianzada en el lecho acuático por medio de bases que lo sostienen firmemente, y que permite a barcos y embarcaciones atracar a efectos de realizar las tareas de carga y descarga de pasajeros o mercancías.

En los puertos marítimos y fluviales acostumbran a existir varios muelles, a fin de dar cabida a un número determinado de barcos. En los puertos grandes, los muelles están generalmente especializados en un tipo de actividad, ya sea el transporte de pasajeros, la carga y descarga de vehículos, de contenedores y otras muchas.


Puentes móviles.
 
Es un puente que tiene la característica de moverse para permitir, normalmente, el paso de tráfico marítimo. El puente móvil puede construirse en una parte más baja, evitando así el alto costo de muelles y largos enfoques, reduciendo así el costo total del puente. Algunos pequeños puentes móviles pueden ser habilitados sin la necesidad de un motor. Algunos puentes son operados por los usuarios, especialmente aquellos con un barco, otros por un encargado del puente o a veces de forma remota, utilizando cámaras de vídeo y altavoces. En general, los puentes son impulsados por motores eléctricos, ya sea de funcionamiento con tornos, engranajes, pistones o hidráulicos.



Plataformas petrolíferas.
 
Una plataforma petrolífera es el conjunto de instalaciones ubicadas en los mares u océanos para extraer petróleo o gas natural del subsuelo marítimo. Una de las principales tareas que se realizan en estas instalaciones, es taladrar el subsuelo hasta alcanzar la zona donde se encuentra el petróleo o gas, lo cual puede ser a cientos de metros debajo del foso marino.

Estas plataformas son instalaciones sumamente complejas y requieren ser lo suficientemente resistentes para combatir el oleaje marino y soportar la enorme maquinaria que se utiliza para extraer el petróleo o gas natural del subsuelo.



Faro
 
Un faro es una torre de señalización luminosa situada cerca de la costa o junto a ella, aunque en algunas ocasiones se encuentra situado dentro del mar a cierta distancia de la costa. Los faros se ubican en los lugares donde transcurren las rutas de navegación de los barcos, y disponen en su parte superior de una lámpara potente, cuya luz se utiliza como guía.



Rompeolas
 
Rompeolas es una estructura costera que tiene por finalidad principal proteger la costa o un puerto de la acción de las olas del mar o del clima. Son calculados, normalmente, para una determinada altura de ola con un periodo de retorno especificado. El cálculo y diseño de una estructura marítima de este porte, así como de diques, molles o muelles, y otras estructuras marítimas, es diseñado por especialistas en ingeniería hidráulica.


domingo, 3 de marzo de 2013

I.2 OBRAS MARÍTIMAS Y FLUVIALES VINCULADAS A LOS APROVECHAMIENTOS.


TECNOLOGÍA DE LA ENERGÍA DEL MAR

En el aprovechamiento de este tipo de energía o fuente energética actualmente no se ha impuesto una tecnología concreta, ya que las características intrínsecas del mar hacen que los dispositivos para generar dicha energía sean muy diversos. Veamos que tecnologías se han desarrollado hasta el momento.

ENERGÍA DE LAS MAREAS
 
La única que ha alcanzado un cierto grado de implementación es la energía de las mareas, ya que existen centrales en funcionamiento desde hace décadas. El precedente a las centrales mareomotrices está en los molinos de marea, abundantes en las costas europeas a partir del siglo XI, en especial, en Gran Bretaña, aunque hoy día son muy pocos los que se encuentran funcionando. La idea de aprovechar centrales mareomotrices data de la segunda década del siglo XX. La primera gran central mareomotriz para la producción de energía eléctrica comercial no se construyo hasta 1967 en el Estuario de Rance (Francia); es la central más importante del mundo con una potencia instalada de 240 MW, un salto de agua de 8 metros y un dique de más de 700 m. Siendo la superficie de agua embalsamada de 17 Km2.

Las mareas son el movimiento periódico de las aguas del mar debido a los movimientos de la Luna alrededor de la tierra. Para generar energía eléctrica a partir de las mareas se procede a construir un dique que almacena agua convirtiendo la energía potencial de ésta en electricidad igual que en el caso de centrales hidráulicas, por medio de una turbina. La energía producida es proporcional a la cantidad del agua desalojada y a la diferencia de altura existente.

Debe tenerse en cuenta, dos condiciones físicas indispensables para que se pueda captar la energía de las mareas:

  • Que la amplitud física de las mareas sea como mínimo de varios metros.
  • Que la configuración de las costas permita el embalse de una importante cantidad de agua, sin que requieran obras civiles de gran costo.

Las ventajas de esta fuente de energía son claras, es una fuente muy abundante y renovable, que las mareas se repiten de forma periódica y fácilmente predecible, que se trata de una energía limpia que no genera gases que incrementen el efecto invernadero. Entre los inconvenientes cabe destacar que no es una tecnología desarrollada y que las labores de instalación y mantenimiento son complejas.


ENERGÍA DE LAS OLAS

 Los primeros experimentos de explotación de la energía de las olas datan de 1874, en la que se emplea una embarcación dotadas de aletas por Henning. En Mónaco, en 1929, se presentó el "Rotor de Savonius" donde se aprovechaba la fuerza horizontal de las olas. En la actualidad, podemos nombrar el Convertidor de Kvaener de Noruega, basado en la Columna de Agua Oscilante, con una potencia instalada de 500 kW que abastece de energía eléctica a unas cincuenta viviendas. También, se debe hacer mención de la planta japonesa de Sakata, con una generación de 60 kW y de la planta india de Wizhinja con una generación de 150 kW.

 Las olas concentran una gran cantidad de energía cinética, pero el número de ciclos por minuto es muy bajo, entre 3 y 30 ciclos por minuto; para obtener energía eléctrica a partir de este movimiento hay que utilizar convertidores que conviertan estas bajas frecuencias en otras mucho más altas necesarias para producir energía eléctrica, con las grandes pérdidas de energía que estas conversiones conllevan.

 El sistema más maduro es el de Columna de Agua Oscilante; que es un tubo hueco que contiene aire que se comprime y expande por efecto de las olas, éstas penetran por la parte inferior y desplazan hacia arriba una columna de aire aumentando la presión, una turbina situada en el extremo superior del tubo aprovecha la energía de aire.



GRADIENTE TÉRMICO DEL MAR

 La energía mareomotérmica está basada en la diferencia de temperaturas entre la superficie y las profundidades del mar, el gradiente térmico. Las variaciones de temperatura en las zonas tropicales superan los 20 grados centígrados para una distancia inferior a 100 metros; en las zonas alejadas del Ecuador las explotación es más difícil

 El pionero de la energía mareomotérmica fue en 1881 D´Arsonval, aunque la primera central de este tipo no se construyó hasta 1930 en Cuba, central que tuvo una corta vida. En 1979 se montó una planta de producción de energía eléctrica de potencia 15 kW usando energía mareomotriz en la costa de Hawai; esta planta fue un prototipo de ensayo de la central OTEC-1 en funcionamiento en la actualidad y de potencia instalada 1 MW, ambas funcionan con un ciclo cerrado. También funciona en Japón otra central con la misma potencia que la OTEC-1.


GRADIENTE SALINO

Que aprovecha la diferencia de concentración de sal entre las aguas del mar y la de los ríos.
De entre todas ellas, la energía del oleaje y la de las mareas son quizás en las mas aprovechadas
Todas estas formas de obtención de energía marina tienen la cualidad de ser renovables, en tanto que la fuente de energía primaria no se agota por su explotación, y es limpia, ya que en la transformación energética no se producen subproductos contaminantes gaseosos, líquidos o sólidos. Sin embargo, la relación entre la cantidad de energía que se puede obtener con los medios actuales y el coste económico y ambiental de instalar los dispositivos para su proceso han impedido hasta el momento una proliferación notable de este tipo de energías.
 





http://www.guidaacquisti.net/_immagini/guida/Energia-a-gradiente-salino.jpg


PRESA DE MAREA

Las presas de marea hacen uso de la energía potencial que existe en la diferencia de altura (o pérdida de carga) entre las mareas altas y bajas. Las presas son esencialmente los diques en todo el ancho de un estuario, y sufren los altos costes de la infraestructura civil, la escasez mundial de sitios viables y las cuestiones ambientales.


http://us.123rf.com/400wm/400/400/ekipaj/ekipaj1103/ekipaj110300007/9107406-construccion-de-la-presa-vista-desde-la-parte-superior-mar-caspio-aktau.jpg

PLACAS OSCILANTES

El método empleado se basa en grandes placas hidráulicas sumergidas que, a través de un pistón, aprovechan las olas profundas para generar la presión hidráulica necesaria para alimentar a una turbina eléctrica. Estas placas están instaladas a una profundidad en torno a los 10 ó 12 metros.


Un aparato anclado al fondo y con una boya unida a él con un cable flotando en la superfice del agua. El movimiento ascendente y descendente de la boya con el paso de las olas mueve un pistón a través de un potente imán, produciéndose la electricidad.
 

I.1. Clasificación de los aprovechamientos marítimos y fluviales.


La energía marítima es la concentración de energía más grande que podemos considerar, más grande que cualquier otro tipo de energía.

El mar siempre está en movimiento y es por eso que a comparación de la energía eólica, por ejemplo, toda el agua marina siempre está en movimiento con influencia de la luna, las olas y las subidas y bajadas de marea, etc.

Dos tipos de energías destacan, las cuales son:

•    MAREAS
•    OLEAJE

La energía mareomotriz es la que resulta de aprovechar las mareas. Las mareas son  es el cambio periódico del nivel del mar, producido principalmente por las fuerzas gravitacionales que ejercen la Luna y el Sol.

La diferencia de altura media de los mares según la posición relativa de la Tierra y la Luna, y que resulta de la atracción gravitatoria de esta última y del Sol sobre las masas de agua de los mares. Esta diferencia de alturas puede aprovecharse interponiendo partes móviles al movimiento natural de ascenso o descenso de las aguas, junto con mecanismos de canalización y depósito, para obtener movimiento en un eje. Mediante su acoplamiento a un alternador se puede utilizar el sistema para la generación de electricidad, transformando así la energía mareomotriz en energía eléctrica.

Las centrales mareomotrices funcionan como un embalse tradicional de río. Cuando la marea sube, las compuertas del dique se abren y el agua ingresa en el embalse. Al llegar el nivel del agua del embalse a su punto máximo se cierran las compuertas. Durante la bajamar el nivel del mar desciende por debajo del nivel del embalse. Cuando la diferencia entre el nivel del embalse y del mar alcanza su máxima amplitud, se abren las compuertas dejando pasar el agua a través de una red de conductos estrechos, que aumentan la presión. El agua, al pasar por el canal de carga hacia el mar, acciona la hélice de la turbina y ésta, al girar, mueve un generador que produce electricidad. Se puede ver el concepto en los esquemas siguientes.
 

Las olas

La energía undimotriz es la energía producida por el movimiento de las olas. Veamos algunos sistemas de captación de este tipo de energía.

     Boyas

Un aparato anclado al fondo y con una boya unida a él con un cable flotando en la superfice del agua. El movimiento ascendente y descendente de la boya con el paso de las olas mueve un pistón a través de un potente imán, produciéndose la electricidad. Otra variante sería tener la maquinaria en tierra y las boyas metidas en un pozo comunicado con el mar.

     Flotantes

Un aparato flotante de partes articuladas que obtiene energía del movimiento relativo entre sus partes. Se trata de grandes cilindros articulados parcialmente sumergidos y unidos por juntas de bisagra. La ola induce un movimiento relativo entre dichas secciones, activando un sistema hidráulico interior que bombea aceite a alta presión a través de un sistema de motores hidráulicos, equilibrándose con el contenido de unos acumuladores. Los motores hidráulicos están acoplados a un generador eléctrico para producir electricidad. Los fundamentos del sistema se basan en convertir energía cinética en eléctrica. El transporte de la energía se hace conectando el sistema hidráulico a una base situada en el lecho oceánico que se conecta con la costa.

     Pozos

Un pozo con la parte superior hermética y la inferior comunicada con el mar. En la parte superior hay una pequeña abertura por la que sale el aire expulsado por las olas. Este aire mueve una turbina que es la que genera la electricidad.

     Placas oscilantes

El método empleado se basa en grandes placas hidráulicas sumergidas que, a través de un pistón, aprovechan las olas profundas para generar la presión hidráulica necesaria para alimentar a una turbina eléctrica. Estas placas están instaladas a una profundidad en torno a los 10 ó 12 metros.

     Infografía de tecnologías

En esta infografía se puede ver un resumen del funcionamiento de varias tecnologías para recuperar la energía del mar.