La energía es la capacidad de un cuerpo para producir transformaciones y realizar un trabajo.

La energía se transforma en trabajo.

En el Sistema Internacional (S. I.), la energía se mide en julios (J).

1 Julio = 1 Newton · 1 metro.

1 caloría (cal) = 4,18 J.

1 Kilojulio (kJ) = 1000 J.

1 kilocaloría = 1000 cal.

1 eV = 1,6 · 1019 J.

La energía se identifica con el trabajo; de ahí que se mida en las mismas unidades:

- Julio: es el trabajo que realiza una fuerza de 1 newton al desplazar su punto

de aplicación 1 metro en su misma dirección.

- Caloría: es la cantidad de calor necesaria para elevar, a la presión normal, la temperatura de 1 gramo de agua desde 14,5 ºC a 15,5 ºC.

- Kilovatio hora: es el trabajo realizado por un ser o una máquina de 1 kW de

potencia durante 1 hora de funcionamiento. Equivale a 3.600.000 J o 3600 kJ.

Formas de energía:

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Energía:Se considera como recurso energético a toda aquella sustancia bien sólida, líquida o gaseosa, de la cual podemos obtener energía a través de diversos procesos.

Las fuentes de energía son recursos naturales de los cuales se obtienen diferentes formas de energía que pueden transformarse para un uso concreto.

También podemos definir fuente de energía como todo fenómeno natural, artificial o yacimiento que puede suministrarnos energía.

La potencia de una máquina es la cantidad de trabajo que es capaz de realizar por

unidad de tiempo. Se expresa del siguiente modo:

P = Potencia en vatios (W).

W = Trabajo en julios (J).

t = tiempo en segundos (s).

P =Wt

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Formas de energía:La energía se manifiesta de maneras diversas como:

- Mecánica, Eléctrica, Química, Térmica, Nuclear, Sonora,…

ENERGÍA MECÁNICA

Es la energía que poseen los cuerpos por el hecho de estar en movimiento o de encontrarse desplazados de su posición de equilibrio. En el primer caso se trata de la energía cinética, presente en cualquier cuerpo en movimiento, y en el segundo caso, de energía potencial, por ejemplo la almacenada en el muelle de un reloj de cuerda o la que tiene un cuerpo en razón de su altura (el agua almacenada en una presa).

La energía mecánica es la suma de la energía cinética y la energía potencial.

Ep = Energía potencial gravitatoria.

Epx = Energía potencial elástica.

m = masa (kg).

v = velocidad lineal (m/s).

g = aceleración de la gravedad (9,8 m/s2).

h = altura (m).

k = constante elástica del resorte (N/m).

x = deformación (m).

Em Ec + Ep

Ec ½ m v2

Ep m g h

Epx ½ k x2

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Formas de energía:

ENERGÍA TÉRMICA O CALORÍFICA

Es la debida al movimiento vibratorio de las partículas que constituyen la materia. La temperatura es la medida de la energía térmica de un cuerpo.

Cuando se ponen en contacto dos cuerpos con diferentes temperaturas, tiene lugar una transferencia de energía térmica del cuerpo más caliente al menos caliente. en este caso, a la energía se le denomina calor.

ENERGÍA QUÍMICA

Es la energía almacenada en las sustancias debido al orden o estructura que presentan las moléculas que las forman.

Dicha energía se puede desprender o absorber en los procesos químicos.

Un caso particular es la energía metabólica generada por los organismos vivos por las transformaciones químicas que se producen, por ejemplo en la respiración y digestión.

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Formas de energía:ENERGÍA ELECTRICA

Es la asociada a la corriente eléctrica. Este tipo de energía pone en marcha cualquier aparato o electrodoméstico que se conecte a la red eléctrica, como un frigorífico, una batidora, etc.

OTRAS FORMAS DE NERGÍA

La energía electromagnética es la transportada por las ondas electromagnéticas (energía lumínica, ondas de radio y televisión, rayos X...).

La energía sonora está asociada a las ondas sonoras, que se transmiten mediante vibraciones del medio físico (aire, agua, metales...).

Transformación de la energía:

Las energías que hemos visto anteriormente, se transforman fácilmente de un tipo a otro, por ejemplo, la energía química almacenada en una pila se transforma en energía eléctrica cuando montamos un circuito eléctrico.El Principio de conservación de la energía indica que la energía no se crea ni se destruye; sólo se transforma de unas formas en otras. En estas transformaciones, la energía total permanece constante; es decir, la energía total es la misma antes y después de cada transformación.

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Transformación de la energía:

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Transformación de la energía:En el circuito, la energía química de la pila se transforma en eléctrica. La corriente generada se convierte, en parte, en energía calorífica y, en parte , en energía lumínica.

En las estrellas, la energía nuclear de los átomos ligeros, como el hidrógeno, se transforma en ener gía lumínica y térmica de gran intensidad. Un proceso similar es el fundamento de las centrales nucleares.

• En un motor de combustión, la energía química del combusti ble se transforma en energía térmica. La mayor parte de esta energía térmica se convierte en movimiento. Otra parte se disipa en el medio en forma de calor, y una pequeña porción adopta la forma de energía sonora provocada por el rozamiento entre las piezas.

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Transformación de la energía:La energía metabólica del chico de la ilus tración se convierte en la energía cinética que adquieren él mismo y el carro. Una parte se transforma en calor que se disipa en el medio.

Al batir un líquido, la energía eléctrica que proporciona la red eléctrica se convierte en la energía cinética del eje de la batidora. Parte de esta energía se convierte, a su vez, en movimiento del líquido, mientras que por otra parte se transforma en energía térmica del mismo.

La energía química almacenada en las sustancias pirotécnicas se transforma en energía mecánica, sonora, lumínica y térmica.

En los paneles foto-voltaicos, la energía lumínica que llega del Sol se transforma directamente en energía eléctrica.

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Transformación de la energía: térmica-mecánica

El motor de combustión

MOTORES TÉRMICOS: aprovechan la energía térmica producida al quemar un combustible para transformarla en energía mecánica.

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Transformación de la energía: térmica-mecánica

El motor de combustiónLA MÁQUINA DE VAPOR : utiliza la presión de vapor de agua que se produce al calentarla en un fuego exterior. El vapor a altas presiones se introduce en el motor y origina un movimiento alternativo que se transforma en circular mediante un mecanismo de biela manivela.

La máquina de vapor es muy versátil y se ha utilizado en el pasado como elemento motriz de industrias textiles, manufactureras, alimentarias, etc. También fue muy empleada para impulsar vehículos, como locomotoras de vapor, tranvías o barcos de paletas. Sin embargo, actualmente ha sido sustituida por los motores eléctricos y los de combustión interna. 10

Transformación de la energía: La turbina

Es un mecanismo destinado a transformar la fuerza o presión de un fluido (vapor de agua, agua líquida o gas) en movimiento giratorio. Consta de una corona circular móvil, llamada rotor o rodete, que gira en el interior de otra pieza fija, denominada estator o distribuidor. Al atravesar la turbina, la presión del fluido hace que se muevan de forma circular los álabes o paletas del rotor.

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Transformación de la energía: térmica-mecánica

El motor de combustiónMOTOR DE EXPLOSIÓN o motor de cuatro tiempos consta de las siguientes etapas:

1.- Admisión: al poner en marcha, el pistón que se encuentra encima del recorrido, PMS (punto muerto superior), baja hasta el PMI (punto muerto inferior). La válvula del conducto de admisión se abre y entra en el cilindro la mezcla de gasolina y aire que proviene del carburador.

2.- Compresión: el pistón asciende desde el PMI. La válvula de admisión se cierra y el pistón sube hasta el PMS y comprime la mezcla de los gases, que, de esta forma, quedan alojados en la cámara de compresión.

3.- Explosión-expansión (combustión): la mezcla, fuertemente comprimida, se enciende por medio de una chispa eléctrica que produce la bujía. La explosión lanza el pistón desde el PMS hasta el PMI.

4.-Escape: el pistón, que vuelve a subir desde el PMI al PMS, empuja los gases que se han producido durante la combustión, y los hace salir al exterior por la válvula de escape, que ahora está abierta.

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Transformación de la energía: térmica-mecánica

El motor de combustiónMOTOR DE EXPLOSIÓN: el motor de dos tiemposEl motor de dos tiempos consta de unos orificios llamados lumbreras, por donde entra y sale la mezcla de aire y combustible. En su funciona miento se distinguen solo dos fases: fase de expansión y escape, y fase de admisión-compresión y combustión.Este motor es el utilizado en la mayoría de las motocicletas.

MOTOR DE EXPLOSIÓN: el motor diéselSe trata de motores en los que el encendido no se produce por una chispa, sino por compresión. Por la válvula de admisión entra únicamente aire. Este se comprime al subir el pistón, lo que hace que se eleve mucho su temperatura. A continuación, se inyecta el combustible, que, en contacto con el aire, se inflama directamente .Este motor puede funcionar a dos o a cuatro tiempos. Utiliza un deri vado del petróleo que es más pesado que la gasolina , el gasoil. El mayor tamaño y la robustez de estos motores, unido al menor coste del gasoil, hacen que este motor resulte especialmente adecuado para vehículos grandes, como autocares y camiones. Se emplea igualmente en barcos y en unidades propulsoras de ferrocarriles (locomotoras diésel).

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Transformación de la energía: El turbo-reactor

El turborreactor es un motor de gran potencia que aprovecha el empuje que ejercen los gases de una combustión al salir a gran velocidad por su parte posterior. Utiliza las hélices de un ventilador compresor para aspirar y comprimir el aire. Cuando el aire, a gran presión y temperatura, entra en contacto con el combustible (queroseno), este se inflama. En la combustión se generan gases que salen despedidos a enorme velocidad e impulsan el motor hacia delante.Antes de abandonar el tubo de salida o tobera, los gases mueven la turbina, en cuyo eje se encuentra instalado el compresor. Es decir, el movimiento giratorio de este y el de la turbina se alimentan mutuamente.Los turborreactores se utilizan en aviación y en aeronáutica: aviones, cohetes, aerotransbordadores,...

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La fuentes de energía

FUENTES NORENOVABLES

COMBUSTIBLES FÓSILES

ENERGÍA NUCLEAR

carbón petróleo gas natural

FUENTES RENOVABLES

FUENTES DE ENERGÍA

SOLAR EÓLICA

HIDRÁULICA GEOTÉRMICAMAREOMOTRIZ BIOMASAY RSU

sol viento calor interno de la tierramareas de

océanos y mares

ríos, embalses, Presas,… residuos vegetales

y generados en las ciudades

uranio-235 o plutonio-239

Recursos limitados en la naturaleza

Recursos naturales abundantes y, en

principio, inagotables

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La fuentes de energía: no renovables,

El carbónEl carbón se formó hace unos 300 millones de años por la acumulación de grandes cantidades de restos vegetales, que quedaron enterrados y sufrieron procesos de transformación (fosilización) en ausencia de oxígeno.El carbón mineral es una sustancia ligera y de color negro. Según la cantidad de carbono que contenga, existen cuatro tipos de carbón: antracita, hulla, lignito y turba. El poder calorífico del carbón también depende del porcentaje de carbono que contenta: antracita (94% de C., poder calorífico > 8000 cal/g.), hulla (85% de C., poder calorífico = 7000 cal/g), lignito (70% de C., poder calorífico = 5000 cal/g) y turba (50% de C., poder calorífico = 4000 cal/g).

Extracción.Hay dos modalidades de extracción:Minas a cielo abierto. Si el mineral está próximo a la superficie, se retira la parte del terreno no útil hasta llegar a la capa de interés. El material es extraído, entonces, con maquinaria especial y explosivos.Minas subterráneas. Cuando el mineral está en capas profundas, la explotación es subterránea. Con este fin se diseñan entramados de pozos y galerías comunicados unos con otros para facilitar la ventilación, eliminar el gas acumulado (grisú) y evitar posibles accidentes. 16

La fuentes de energía: no renovables,

El carbónTransporte.

En la mina, el carbón es conducido mediante vagonetas, cintas transportadores, elevadores,... A continuación, y tras eliminar la parte no aprovechable (ganga), se lava y se tritura para su posterior traslado y utilización.El carbón se transporta empleando medios marítimos, esto es, buques de grandes dimensiones que pueden cargar hasta 500.000 toneladas, o medios terrestres, de entre los cuales el ferrocarril es el más usado debido a su capacidad y economía. El transporte por carretera está restringido a la distribución local de la mercancía.

Usos del carbón.Usos energéticos. Se emplea para la generación de electricidad en centrales térmicas convencionales y en sistemas de calefacción central. Hasta hace poco se utilizaba en el alumbrado público y como combustible doméstico un derivado gaseoso, el gas ciudad, obtenido a partir de la hulla.Usos no energéticos. El carbón tiene muchos derivados con múltiples utilidades: el coque, que se emplea en la industria siderúrgica; la brea y el alquitrán, usados en pavimentación de carreteras; aceites lubricantes, plásticos, colorantes, tejidos sintéticos, medicamentos, ... 17

La fuentes de energía: no renovables,

El petróleoEl petróleo se formo a partir de restos de vegetales y animales enterrados y degradados por la acción de las bacterias. El petróleo o aceite mineral de roca, es un conjunto de sustancias compuestas principalmente, por hidrógeno y carbono, y en menos proporción azufre, oxígeno y nitrógeno. Es una sustancia líquida, con una densidad inferior a la del agua, que se encuentra impregnada en rocas porosas debajo del mar y en otras cuencas de sedimentación formando yacimientos.

Extracción.Debido a que los pozos donde se encuentra el petróleo suelen estar localizados a gran profundidad, son necesarias fuertes inversiones, tanto para realizar los sondeos como para su extracción. Además, el petróleo, que se extrae mediante bombas, arrastra al salir agua salada, trozos de rocas, lodos y gases, por lo que debe ser sometido a un proceso de limpieza a fin de conseguir un producto depurado. Los pozos de extracción pueden estar situados en tierra o sobre la superficie del mar (plataformas petrolíferas).

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La fuentes de energía: no renovables,

El petróleoTransporte.

Como los lugares de consumo se encuentran, normalmente, alejados de los pozos de extracción, el crudo se almacena allí en grandes contenedores antes de ser transportado mediante barcos petroleros y oleoductos.

Los petroleros son buques cisterna especializados para el transporte intercontinental, que llevan la carga dividida en tanques separados por razones de seguridad. Su atraque se lleva a cabo en los puertos construidos al efecto para barcos de gran tamaño, donde el llenado y el vaciado de los tanques se puede efectuar de forma rápida.

Los oleoductos son grandes tuberías de acero que se colocan en la superficie o enterradas en zanjas debidamente protegidas. Se utilizan principalmente para el transporte terrestre.

En España destacan las redes de oleoductos que van de Rota (Cádiz) a Zaragoza y de Málaga a Puertollano (Ciudad Real). A nivel mundial, las redes más densas de oleoductos son las de Estados Unidos, Canadá y Rusia. 19

La fuentes de energía: no renovables,

El petróleoTransformación y usos.

El crudo extraído de los pozos no se utiliza directamente, sino que debe ser transformado en derivados aptos para la industria y para las máquinas térmicas.En las refinerías (o industrias petroleras) se lleva a cabo el proceso denominado destilación fraccionada, mediante la cual se obtienen los siguientes productos:

-Gases licuados, como el metano, el etano y el butano, que se utilizan como combustible.-Combustibles líquidos para motores térmicos como la gasolina, el gasoil, el queroseno,…-Fuel-oil, combustible usado en las centrales térmicas para la producción de energía eléctrica.-Sólidos ligeros, como la vaselina, que se utiliza como lubricante y para fabricar pomadas, y sólidos

pesados, como la parafina, que sirve para impermeabilizar, y el alquitrán, que forma parte de los asfaltos.

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La fuentes de energía: no renovables,

El gas naturalEl gas natural es una mezcla de gases, en su mayor parte metano (más del 70%), que se obtiene como subproducto de la descomposición y maduración de la materia orgánica. Se encuentra en bolsas subterráneas y huecos de las rocas, acompañando frecuentemente a depósitos de petróleo.

Extracción.Al igual que sucede con el petróleo, los costes de explotación son elevados, por lo que hay que llevar a cabo estudios detallados de detección y localización antes de perforar.

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La fuentes de energía: no renovables,

El gas naturalAlmacenamiento y transporte.

El almacenamiento se realiza en estado líquido en grandes depósitos. Desde allí, el gas se somete al proceso conocido como cadena de gas natural licuado (GNL):El gas natural se transporta por gasoductos desde los yacimientos hasta el punto donde está ubicada la planta de licuación. El gas se pasa a estado líquido, con lo que se lleva a cabo una gran reducción de volumen. Se transporta en buques especiales denominados metaneros. Una vez que el metanero llega a las instalaciones portuarias del país importador, el GNL vuelve a pasar a estado gaseoso, para ser distribuido de nuevo por gasoducto.

Usos.Tras la eliminación de impurezas, se obtiene un combustible gaseoso, se utiliza en la industria y en las viviendas para producir energía térmica, así como en las centrales térmicas para generar energía eléctrica.

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La fuentes de energía: no renovables,

Energía nuclearLa energía nuclear almacenada en los núcleos de los átomos se desprende en las reacciones nucleares de ciertos átomos. Dichas reacciones pueden ser de dos tipos:

Fusión nuclear. Es la unión de dos núcleos ligeros para obtener uno mayor. La energía generada en todas las estrellas, incluido el Sol, se debe principalmente a la fusión de núcleos de hidrógeno. La energía solar procede, por tanto, de reacciones nucleares.

Fisión nuclear. Consiste en la ruptura de un núcleo pesado en otros dos núcleos más pequeños mediante el bombardeo de neutrones. Este proceso es el inverso a la fusión nuclear.

En ambos procesos nucleares es posible obtener una gran cantidad de energía conuna pequeña cantidad de combustible nuclear.

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La fuentes de energía: no renovables,

Energía nuclearTransformación.

La energía de fisión se aprovecha en las centrales nucleares. La energía térmica que se libera en la reacción calienta el agua de un circuito cerrado, que se transforma en vapor a alta presión. Este mueve las turbinas de un generador con la finalidad de producir energía eléctrica.

En España existen siete centrales nucleares que generan aproximadamente la tercera parte de la electricidad total que se consume.

Problemas medioambientales de la energía nuclear.Los principales son: los residuos nucleares deben almacenarse en condiciones de extrema seguridad, pues emiten radiactividad nociva para los seres vivos durante cientos de años; y que existe un riesgo de accidente en las centrales nucleares, si bien esto es cada vez más improbable, dadas las actuales medidas de seguridad.

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La fuentes de energía: no renovables y

medioambienteLos principales problemas medioambientales derivados del uso de combustibles fósiles son:

- Las mareas negras provocadas por los vertidos incontrolados de petróleo al mar y los accidentes de barcos petroleros.

- Contaminación atmosférica generada por el tráfico rodado y las actividades industriales (acumulación de partículas en suspensión, metales pesados y gases).

- En las refinerías se generan emisiones contaminantes a la atmósfera y vertidos de productos nocivos, aparte de ruidos y olores desagradables.

- Efecto invernadero, provocado por la acumulación excesiva en la atmósfera de los productos generados en la combustión de los combustibles fósiles.

- Lluvia ácida, debida a la generación de óxidos de azufre y nitrógeno (éstos se producen por la combustión de carbón y petróleo) y a su posterior reacción en la atmósfera con vapor de agua.

- El calentamiento del agua procedente del circuito de refrigeración de las centrales térmicas hace elevar la temperatura de ríos y mares, alterando la fauna y la flora de dichas aguas.

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La fuentes de energía: renovables

Se pretende que, en un futuro próximo, la mayor parte de la energía que se consuma, tanto en la industria como en los hogares, proceda de fuentes de energía renovables. De entre ellas, la más importante actualmente es la energía hidráulica, que permite obtener grandes cantidades de electricidad. En segundo lugar se encuentran la energía solar y la eólica, de un gran potencial en el futuro. En un tercer grupo se sitúan la energía oceánica, la geotérmica, la biomasa y la derivada de los residuos sólidos urbanos (RSU). El impacto ambiental de todas ellas es muy inferior al ocasionado por las fuentes de energía no renovables.

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La fuentes de energía: renovablesHIDRÁULICA.

Es la energía mecánica que poseen las corrientes y los depósitos de agua que circulan o se encuentran almacenados en la superficie terrestre.

El agua de los ríos se puede almacenar en embalses mediante presas, que son muros de hormigón armado que detienen el flujo de agua, haciendo que esta se acumule a cierta altura. Al caer, la energía potencial que tiene el agua se transforma en energía cinética. Esto origina el movimiento de unos elementos mecánicos llamados turbinas, que hacen girar un alternador, donde se produce la energía eléctrica.La mayor parte de la energía hidráulica se emplea en la producción de electricidad en las centrales hidroeléctricas. Para poder instalar centrales de este tipo, deben cumplirse dos requisito:

- Tienen que existir cursos de agua relativamente caudalosos.-La orografía del terreno ha de ser lo suficientemente accidentada como para poder

aprovechar el salto del agua.

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La fuentes de energía: renovablesSOLAR.

La energía del Sol ha estado actuando sobre la Tierra desde su formación. Gracias a ella surgió la vida, capaz de aprovechar la luz para convertirla en energía química. La energía almacenada en los combustibles fósiles es la energía solar transformada hace millones de años.

La energía solar proviene de las radiaciones producidas por las reacciones termonucleares que tienen lugar en el interior del Sol. Esta energía solar, se puede aprovechar de diferentes modos:

- Obtención de energía térmica mediante colectores planos en viviendas, secaderos, invernaderos o piscinas. Los colectores planos absorben el calor del Sol y calientan, así, el agua que

circula por el interior de las tuberías situadas debajo.- Producción de energía eléctrica en campos de heliostatos, que son espejos capaces de reflejar la

luz solar, centrándola en una caldera. En ella se almacena el agua, que se convierte en vapor capaz de producir electricidad.

- Generación de energía eléctrica mediante paneles fotovoltaicos. Estos paneles están formados por células fotovoltaicas, capaces de transformar directamente la luz en electricidad. Se

emplean para el consumo doméstico de electricidad en algunas viviendas.

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La fuentes de energía: renovablesEÓLICA.

La energía eólica ha venido utilizándose desde la antigüedad para impulsar a los barcos de vela. Alrededor del año 900 surgieron en China las primeras ruedas eólicas engranadas a molinos.

La energía eólica es la energía del viento. Se produce como consecuencia de la radiación solar sobre la atmósfera, que provoca diferencias de temperatura entre las distintas capas de la misma. Cuando esta energía se proyecta sobre los álabes de los aerogeneradores, se obtiene electricidad.

OCEÁNICA / MAREOMOTRIZ. El mar ofrece diversas posibilidades de aprovechamiento energético:

- La energía mareomotriz es la que se extrae de las mareas. Se trata de una fuente de energía muy difusa cuyo aprovechamiento requiere unas condiciones muy especiales.

- La energía de las olas es obtenida a partir del movimiento del oleaje.- La energía maremotérmica es la que aprovecha la diferencia de temperatura existente entre la

superficie y las zonas más profundas del océano.

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La fuentes de energía: renovablesGEOTÉRMICA.

Procede del calor interno de la corteza terrestre. Esta energía térmica se manifiesta, en ocasiones, de forma natural: es la responsable de los géiseres y de las erupciones volcánicas. En algunos lugares del planeta, esta energía puede aprovecharse eficazmente para obtener energía térmica (si la diferencia de temperatura es inferior a 150 ºC) o electricidad (si la temperatura es superior a 150 ºC).

BIOMASA Y RSU. Esta energía se obtiene de restos vegetales, residuos forestales y agrícolas, cultivos de vegetales energéticos, como el girasol y la remolacha, y de los restos orgánicos de las aguas residuales. Toda esta materia, denominada biomasa, se emplea en producir energía eléctrica mediante su combustión en centrales de biomasa. Así mismo, puede transformarse en combustibles como el carbón vegetal, el biogás y el alcohol.

Por su parte, los residuos sólidos urbanos (RSU) se generan en las ciudades. Proceden de las actividades domésticas llevadas a cabo en los domicilios particulares, de los edificios públicos, de la demolición y reparación de viviendas e infraestructuras, etc. La producción de gran cantidad de residuos sólidos plantea el problema de su aprovechamiento y/o eliminación. 30

La fuentes de energía: renovablesBIOMASA Y RSU

La incineración consiste en la quema o combustión de los residuos para obtener energía eléctrica o térmica. Con ello se reduce, además, considerablemente el volumen de residuos, en problema cada vez más acuciante en las grandes ciudades.Estas dos fuentes de energía permiten eliminar residuos orgánicos e inorgánicos, al tiempo que se les da una utilidad. En el caso de los RSU, se consigue aliviar la excesiva acumulación en los vertederos. Sin embargo, la incineración puede resultar peligrosa, al producir la emisión de sustancias tóxicas. Para evitarlo, deben utilizarse filtros y la combustión se ha de realizar a temperaturas superiores a los 900 ºC.

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La fuentes de energía: renovables,

Ventajas e inconvenientes.HIDRÁULICA

El proceso de aprovechamiento de la energía hidráulica resulta barato, limpio y no contaminante. Sin embargo, esta fuente de energía presenta algunos inconvenientes:

- La construcción de las centrales es muy costosa.- En ocasiones es preciso evacuar a pueblos enteros, que quedan cubiertos por las aguas del

embalse. - Se pierden, además, grandes extensiones de suelo, normalmente muy productivo.- Las grandes presas producen un gran impacto paisajístico y alteran la fauna y flora del lugar, al

resultar anegadas extensas zonas de terreno.- Existe un riesgo de catástrofe por rotura de la presa.

SOLARLa energía solar es una energía limpia y no requiere grandes inversiones. Además, es inagotable, pues procede del Sol. Sin embargo, es una fuente de energía muy variable, ya que las condiciones de luminosidad dependen mucho de la estación, de la climatología y de la latitud del lugar. Además, los paneles fotovoltaicos no son aún lo suficientemente económicos como para que su utilización se generalice.

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La fuentes de energía: renovables,

ventajas e inconvenientes.EÓLICA

El viento es inagotable y no contamina. Además, el coste de la construcción y mantenimiento de los parques eólicos es bajo. Sin embargo, es una fuente de energía muy irregular, y no abundan las regiones donde su aprovechamiento resulte rentable. Por otro lado, los aerogeneradores son un peligro para las aves y producen contaminación acústica y alteración del paisaje.

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La electricidad:

relaciones entre energías y producción de energía eléctrica.

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La electricidad:

generación, transporte y distribución.Debido al efecto electromagnético, es posible transformar el movimiento en electricidad. Ahora veremos el uso que se hace de dicho efecto en las centrales eléctricas, donde se genera la electricidad que consumimos a diario.

En las centrales térmicas y termonucleares se queman combustibles fósiles y se fisionan núcleos de átomos radiactivos, respectivamente. La energía liberada se utiliza en la producción de vapor de agua. Este mueve una turbina unida a un generador, donde se produce la electricidad.En las centrales hidroeléctricas se genera energía eléctrica a partir de la energía hidráulica. Para ello, se aprovechan los saltos de agua de las presas: el agua, al caer, hace girar las paletas de una turbina conectada a un generador que produce electricidad.

Las centrales térmicas, termonucleares e hidroeléctricas son fuentes de energía convencionales. Permiten obtener grandes cantidades de electricidad a un precio relativamente bajo; sin embargo, plantean problemas medioambientales de difícil solución. Por ello, cada vez están más presentes las denominadas fuentes de energía alternativas o no convencionales, que, si bien producen menos cantidad de electricidad, son también mucho menos perjudiciales para el medio ambiente. 35

La electricidad:

generación transporte y distribuciónSeguramente te habrás dado cuenta de que los lugares donde se ubican las centrales eléctricas suelen estar, en muchos casos, lejos de los puntos de consumo final. Unas veces, por razones de seguridad (como ocurre con las centrales nucleares); otras, por necesidades de espacio (centrales solares); y otras, por motivos físicos y orográficos (centrales hidráulicas, parques eólicos y centrales mareomotrices).

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La electricidad:

generación transporte y distribuciónLa energía eléctrica no se puede almacenar; por tanto, hay que trans portarla desde las centrales hasta donde se consume: industria y núcleos urbanos. El transporte de la energía eléctrica implica tres procesos:

a) Elevación del voltaje: debido a las grandes distancias que la electricidad ha de recorrer, y con objeto de que no existan pérdidas de energía significativas (por calor), el voltaje de salida de la central se eleva mediante transformadores a unos valores muy altos, normalmente 220 000 o 400 000 voltios.

b) Diseño y construcción de la ruta de cables de alta tensión: por medio de torreras que sostienen los cables.

c) Reducción del voltaje: se instalan subestaciones 1 de transformación entre la línea de alta tensión y el consumidor final. Estas, mediante transformadores, reducen el voltaje hasta 3-30 kV.

A partir de aquí comienza la fase de distribución a los hogares, oficinas, industrias e instalaciones públicas (alumbrado, semá foros, etc.) por medio de postes o bien a través de canalizaciones subterráneas. En esta etapa, el voltaje se reduce hasta alcanzar valores de 230 y 400 voltios, dependiendo de su destino final; además, la electricidad, antes de llegar al aparato que la va a utilizar, pasa por una serie de instalaciones intermedias: contadores, cajas de deri vación, cuadros de mando y protección, ...

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La electricidad:

centrales eléctricas.Las centrales eléctricas convencionales producen la mayor parte de la electricidad que consumimos. Son de tres tipos: térmicas , termonu cleares e hidroeléctricas. La producción de energía eléctrica se realiza mediante un alternador, un tipo de generador que transforma en corriente alterna la energía mecánica procedente de una turbina.El alternador consta normalmente de una pieza fija, denominada estator, y de otra móvil, denominada rotor. Como se observa en la figura, el rotor está compuesto por un número par de bobinas, alimentadas por corriente continua, que funcionan como electroimanes produciendo un campo magnético giratorio. Al moverse el eje del rotor por acción de la turbina acoplada al mismo, se produce corriente eléctrica alterna en cada una de las bobinas del estator.

El sistema turbina-alternador está presente en todas las centrales convencionales y no convencionales, con la excepción de las centrales fotovoltaicas, que emplean una tecnología diferente.

Sección transversal

de un alternador

Sistema

turbina-alternador

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Centrales convencionales

CENTRALES TÉRMICAS NO NUCLEARES:En estas centrales, la energía mecánica necesaria para mover las turbinas que están conectadas al

rotor del generador proviene de la energía térmica contenida en el vapor de agua a presión (debido al movimiento de las moléculas del agua) tras su calentamiento en una gran caldera.

El combustible utilizado para producir vapor de agua determina el tipo de central térmica: de petróleo (fuel), de gas natural o de carbón.

El agua líquida que entra en la caldera se convierte en vapor de agua con una temperatura de unos 600 ºC. Este vapor de agua a alta presión se hace pasar por una turbina y al expandirse, la hace girar. Se produce, así, energía mecánica, la cual se transforma en energía eléctrica por medio de un generador que está acoplado a la turbina.

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Centrales convencionales

CENTRALES TÉRMICAS NO NUCLEARES (ciclo combinado):En las centrales de ciclo combinado, se obtiene electricidad mediante dos ciclos combinados: el que hemos visto para las centrales térmicas convencionales y otro ciclo en el que se utiliza aire y gas.Para el ciclo de aire y gas se emplea una turbina de gas que incluye un compresor. Este permite comprimir el aire entrante, que se mezcla con el gas antes de proceder a su combustión, gracias a la cual se genera electricidad en la turbina. Los gases de esta combustión se llevan a una caldera de recuperación, donde transfieren su energía al agua del segundo ciclo. Con este tipo de central se obtienen rendimientos superiores a los de las centrales de ciclo único.

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Centrales convencionales

CENTRALES NUCLEARES:

Se trata de centrales térmicas cuya caldera ha sido sustituida por un reactor nuclear. El vapor de agua a presión se produce gracias al calor generado en la fisión (rotura) de los núcleos atómicos de elementos radiactivos, principalmente uranio. Se suelen utilizar los isótopos de uranio U-235 y U-238.La potencia de las centrales nucleares instaladas en España se sitúa entre los 466 MW de la central de Santa María de Garoña, en Burgos, y los 1087 MW de la central de Vandellós, en Tarragona.La ventaja principal de las centrales nucleares es su alta rentabilidad en la producción de energía; sus inconvenientes son la gestión y almacenamiento de los residuos radiactivos, así como el miedo de la población ante posibles accidentes nucleares.

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Centrales convencionales

CENTRAL HIDROELÉCTRICA:

Estas centrales aprovechan la energía potencial debida a la altura del agua embalsada mediante presas. Al hacer caer el agua, dicha energía se convierte en energía cinética. Esta mueve los álabes (paletas curvas) de una turbina situada al pie de la presa, cuyo eje está conectado al rotor de un generador. Es este el que se encarga, al fin, de transformar la energía cinética en eléctrica.Según el ciclo que sigue el agua, las centrales hidroeléctricas se dividen en dos tipos: de gravedad o de bombeo.

BOMBEOGRAVEDAD 42

Centrales no convencionales

CENTRAL BIOMASA:

Una central de biomasa es una central térmica en la que el combustible que se quema procede de la biomasa. El vapor de agua así generado mueve la turbina conectada a un generador (alternador), lo que produce la electricidad .La importancia de estas centrales es que dan un uso energético a residuos que de otro modo serian inservibles. En cualquier caso, aunque contaminan relativamente poco, también emiten C02 a la atmósfera, como las centrales térmicas convencionales.

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Centrales no convencionales

CENTRAL SOLARES:

Utilizan la energía procedente del Sol. Estas centrales pueden ser de dos tipos: fototérmicas y fotovoltaicas.

Centrales fototérmicasConstan de un sistema de espejos (helióstatos) que reflejan la radiación solar concentrándola en una caldera situada a cierta altura. En esta caldera hay un fluido que absorbe el calor y posteriormente lo transfiere en un intercambiador, donde se genera vapor de agua. El vapor de agua producido se emplea para mover el rotor de un generador.

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CENTRAL SOLARES:

Centrales fotovoltaicasEn estas centrales, la radiación solar se transforma directamente en energía eléctrica en paneles de células fotovoltaicas, mediante una tecnología completamente diferente al sistema turbina-alternador utilizado en las restantes centrales eléctricas.Las células fotovoltaicas están fabricadas con varias capas de distintos materiales, incluyendo semiconductores (como el silicio o el germanio). En cada célula se genera un pequeño voltaje.

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CENTRAL SOLARES:

Centrales fotovoltaicasUna central fotovoltaica está constituida por grandes extensiones de paneles alineados, colocados unos al lado de otros. Cada panel contiene un buen número de células solares. El efecto acumulado de todos ellos produce una tensión continua cuya potencia normalmente oscila entre 20 kW y 50 kW. Posteriormente, esta tensión continua se convierte en alterna.La ventaja de estas centrales es que utilizan una fuente de energía inagotable y gratuita, como es el Sol, y que la generación de electricidad es un proceso «limpio» que no produce ningún residuo. El principal inconveniente es que el Sol es una fuente de energía difusa, por lo que la capacidad de producción de estas centrales es, por lo general, pequeña.También existen instalaciones fotovoltaicas pequeñas, que se colocan en las azoteas de los edificios. Generan la electricidad suficiente para cubrir el consumo doméstico..

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CENTRAL EÓLICA:

En las centrales eólicas o parques eólicos se aprovecha la energía cinética del viento para mover las palas de un rotor situado en lo alto de una torre, el aerogenerador.Las aspas van conectadas a un sistema multiplicador de la velocidad cuya salida está fijada al eje del rotor. Habitualmente, se usan ruedas de fricción (o engranajes) para aumentar la velocidad de giro de la entrada (eje de aspas) respecto al giro de salida (rotor).Es una energía 100% limpia, pero, no es posible instalarlos en cualquier lugar, pues es preciso un régimen de vientos apropiado. El viento es una fuente de energía totalmente gratuita, si bien difusa e intermitente.

La velocidad de giro de las palas se incrementa mediante un

sistema de engranajes (multiplicador). El generador

(alternador)

transforma la energía mecánica en energía eléctrica

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CENTRAL MAREOMOTRIZ:

En concreto, es preciso que la diferencia del nivel del agua entre la bajamar (marea baja) y la pleamar (marea alta) sea muy grande, lo cual solo ocurre en puntos concretos de la costa de algunos países, como Canadá, Francia, Inglaterra, Estados Unidos o Argentina.

Del mar proceden otras formas de energía susceptibles de ser apro vechadas, pero las centrales que utilizan estos tipos de energía son prácticamente experimentales, ya que, hoy por hoy, sus costes son muy altos y sus ren dimientos muy bajos.

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