INTERNA O TÉRMICA Es la energía asociada a la temperatura de los cuerpos y a la producción de calor.E NERGÍA

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Colegio Santa María del Mar. Jesuitas, A Coruña. TECNOLOGÍA

Tecnología - Energía

¿QUÉ ES LA ENERGÍA?

El término Energía designa, en física, todo lo que se puede transformar en calor, trabajo mecánico (movimiento) o radiación electromagnética como la luz mediante procesos físicos. Esto puede ocurrir de modo natural y espontáneo o gracias a una máquina (un motor, caldera, refrigerador, altavoz, bombilla) o también a un organismo vivo (por ejemplo los músculos), etc. Unidades: se mide en Julios (Joules), abreviado (J).

TIPOS DE ENERGÍA

ENERGÍA MECÁNICA

Es la energía que está relacionada con los movimientos. Es la que proporcionan por ejemplo las aspas de un molino al girar o los resortes al recuperar su forma. Puede ser de dos tipos: cinética y potencial:

- Energía cinética: Es la energía que posee un cuerpo debido a su masa y a la velocidad con que se mueve. Cuanto mayores sean la masa de un cuerpo y la velocidad con la que se mueve, mayor será su energía cinética.

- Energía potencial: Es la energía que posee un cuerpo debido a la posición que ocupa (energía potencial gravitatoria) o a que esté más o menos deformado (energía potencial elástica).

ENERGÍA QUÍMICA

Es la energía que está almacenada en un átomo o en una molécula; reorganizando los átomos, ocurren reacciones químicas y la energía puede ser producida o aprovechada. Las reacciones químicas generalmente producen también calor; una llama ardiendo es un ejemplo. La energía química también puede transformarse en electricidad en una batería.

ENERGÍA ELÉCTRICA

Es la energía asociada a las cargas eléctricas en movimiento. Es la energía que se da a un objeto haciendo pasar una corriente eléctrica a través de él o dándole una carga eléctrica. Es convertida en energía mecánica en un motor eléctrico, en energía calorífica en un calentador eléctrico o en energía luminosa en una bombilla.

ENERGÍA INTERNA O TÉRMICA

Es la energía asociada a la temperatura de los cuerpos y a la producción de calor.

ENERGÍA LUMINOSA O RADIANTE

Es la energía asociada a la radiación solar y otras radiaciones electromagnéticas. Los rayos de luz y de calor se producen cuando los objetos están tan calientes que brillan, como en el caso del filamento de una bombilla.

ENERGÍA NUCLEAR DE FISIÓN Y DE FUSIÓN

Es la energía asociada a los procesos de fusión nuclear (unión de núcleos) y de fisión nuclear (ruptura de núcleos) que tienen lugar en el interior de los átomos. Es la energía producida por las reacciones nucleares, es decir, por la mutación de átomos dentro de una sustancia; aparece sobre todo en forma de calor, bajo control en un reactor nuclear o de manera descontrolada en una explosión de un arma nuclear. El Sol produce su calor y luz por la fusión nuclear del hidrógeno y helio de su interior.

LA TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA

La energía total de un sistema aislado se conserva. En el Universo, la energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma de unas formas a otras y puede transmitirse o transferirse de unos cuerpos a otros.

ENERGÍA ALMACENADA

! La energía está almacenada en algunos cuerpos debido a su composición, como por ejemplo en los combustibles; la madera y el petróleo arden y su energía química se transforma en luz y calor.

! Las pilas y las baterías contienen también energía química almacenada.

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Tecnología - Energía

FUENTES DE ENERGÍA FUENTES DE ENERGÍA NO RENOVABLES

Las fuentes de energía no renovables son aquellas de las que sólo tenemos una cantidad limitada que no se puede reponer. Se agotan a medida que se utilizan y contaminan. Este es el caso de los combustibles fósiles y de los minerales radiactivos.

! Energía fósil: Los combustibles fósiles o combustibles minerales son mezclas de compuestos orgánicos que se extraen del subsuelo con el objetivo de producir energía por combustión. Se consideran combustibles fósiles al carbón, procedente de bosques del período carbonífero, y al petróleo y al gas natural procedentes de otros organismos. El origen de esta fuente energética es orgánico. Se formaron a partir de millones de minúsculos organismos llamados plancton que quedaron atrapados en estratos de rocas sedimentarias y que al ser sometidos a altas presiones y altas temperaturas durante miles de años se transformaron en hidrocarburos (compuestos de hidrógeno y carbono). El combustible fósil puede emplearse directamente, quemándose para producir calor y movimiento, en hornos, estufas, calderas y motores. También se puede usar para obtener electricidad en las centrales térmicas, en las que con el calor generado al quemar estos combustibles se obtiene vapor de agua, el que conducido a presión, es capaz de poner en funcionamiento un generador eléctrico.

! Problemas del uso de las energías fósiles: Uno de los grandes problemas de la humanidad es su dependencia de los combustibles fósiles, ya que provocan un fuerte impacto ambiental además de diversos trastornos económicos. La utilización de combustibles fósiles es responsable del aumento de la emisión a la atmósfera de dióxido de carbono (CO2), gas que contribuye al aumento del efecto invernadero y al cambio climático que provoca inundaciones, fuertes temporales, graves períodos de sequía, etc. Con el consiguiente perjuicio económico.

! Energía nuclear de fisión: La energía nuclear procede de las reacciones de fisión de átomos en las que se liberan gigantescas cantidades de energía que se usan para producir electricidad. Consume minerales radiactivos como el uranio y produce residuos radiactivos de alta actividad y larga duración que deben ser almacenados. Además, en caso de accidente, produce peligrosas emisiones de radiación a la atmósfera. La ventaja es que tiene un altísimo rendimiento con poco combustible nuclear y no produce emisiones de CO2 a la atmósfera de manera que no contribuye al cambio climático.

FUENTES DE ENERGÍA RENOVABLES O ALTERNATIVAS

Las energías renovables son aquellas que no se agotan y que se generan a un ritmo más rápido que el de su extracción. También se denominan fuentes de energía alternativas porque, a pesar de su disponibilidad y de que son un recurso que no se agota, su uso es minoritario. Estas fuentes son menos contaminantes que las no renovables, pero tienen un menor rendimiento energético. En la mayoría de los casos no resultan rentables por la relación entre el coste da extracción y el rendimiento que generan en comparación con otras fuentes de energía.

Ventajas del uso de energías alternativas:

! No emiten CO2 a la atmósfera y evitan así el proceso de calentamiento terrestre como consecuencia del efecto invernadero.

! No contribuyen a la formación de lluvia ácida. ! No dan lugar a la formación de óxidos de nitrógeno.

! No necesitan sofisticadas medidas de seguridad. No producen residuos peligrosos de difícil o imposible tratamiento o eliminación.

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Tecnología - Energía

TIPOS DE ENERGÍAS RENOVABLES

Energía Fuente de energía

Energía eólica El viento

Energía solar térmica La radiación solar

Energía solar fotovoltaica La radiación solar

Energía hidráulica Movimiento del agua

Energía maremotriz Movimiento de las mareas

Energía undimotriz Movimiento de las olas del mar

Biomasa Residuos

Biogás Residuos

Biocarburantes (biodiésel) Residuos

Energía geotérmica Calor de la tierra

ENERGÍAS RENOVABLES EN EXPERIMENTACIÓN CON ALTO RENDIMIENTO ENERGÉTICO

Energía Fuente de energía

Fusión nuclear Agua

Pilas de hidrógeno (almacenamiento) Agua

ENERGÍA HIDROELÉCTRICA

La energía hidroeléctrica procede de la transformación de la energía cinética y de la potencial de los saltos de agua en energía eléctrica. Esta energía se manifiesta en estado natural en los flujos de agua, como en los ríos y lagos y puede ser aprovechada por medio de un desnivel o embalse. Puede ser convertida en energía mecánica a través de turbinas hidráulicas o molinos de agua. Las turbinas a su vez pueden ser usadas como accionamiento de un mecanismo industrial, como un compresor o un generador eléctrico, con la finalidad de proveer energía eléctrica a una red de energía. Es una forma clásica de obtener energía. Alrededor del 20% de la electricidad empleada en el mundo procede de esta fuente. Es, por tanto, una energía renovable, pero no alternativa, estrictamente hablando, porque se viene usando desde hace muchos años como una de las fuentes principales de electricidad.

Tipos de centrales:

Grandes centrales (potencia > 10 MW) Minicentrales (potencia < 10 MW).

! Centrales de embalse: acumulan agua para su aprovechamiento posterior en generación eléctrica.

! Centrales fluyentes: generan electricidad de una forma continua, a medida que existe caudal disponible, sin acumulación.

! Centrales de bombeo: en ellas se bombea agua a cotas superiores en los momentos de excedentes de electricidad, con bajo coste, para posteriormente aprovecharla en los momentos de elevado consumo eléctrico del sistema.

Ventajas: Energía limpia y barata. Las centrales minihidráulicas aprovechan los desniveles del agua sin necesidad de grandes infraestructuras.

Inconvenientes y riesgos: Existe peligro de desaparición de la flora y de la fauna autóctonas por la construcción de embalses y pantanos. Hay riesgo de catástrofe por rotura de presas y desbordamiento. Los costes de construcción son elevados.

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA Y TÉRMICA

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Colexio Santa María do Mar. Xesuítas, A Coruña. TECNOLOXÍA.

Tecnología – Energía y energías renovables

Energía solar fotovoltaica: La luz del sol se puede convertir directamente en electricidad usando el efecto fotoeléctrico. Las células fotovoltaicas no tienen rendimientos muy altos. La eficiencia media en la actualidad es de un 10 a un 15%, a pesar de que algunos prototipos experimentales consiguen eficiencias de hasta el 30%. Por eso, se precisan grandes extensiones si queremos producir energía en grandes cantidades.

Energía solar térmica: Aprovecha la radiación solar para calentar el agua de una caldera. El vapor de agua producido, se emplea para mover el rotor de un generador.

Ventajas: Reduce la dependencia con respecto a otros combustibles. Es una energía limpia, ilimitada y no contaminante. Ofrece la posibilidad de autoconsumo mediante la instalación de paneles solares en las viviendas. Existen centrales solares térmicas capaces de generar hasta 50 MW de potencia.

Inconvenientes y riesgos: Su rendimiento es bajo. Tiene un coste alto. La fuente de energía es intermitente y aleatoria. Repercute en los ecosistemas al tener que ocupar grandes superficies. Uno de los problemas de la electricidad generada por el sol es que sólo se puede producir durante el día y es difícil de almacenar. Para intentar solucionar este problema se están investigando diferentes tecnologías. Una de ellas usa la electricidad para disociar el agua, por electrólisis, en oxígeno e hidrógeno. Después el hidrógeno se usa cómo combustible para regenerar agua, produciendo energía por la noche.

ENERGÍA EÓLICA

La energía eólica es la energía que se obtiene del viento. Esta fuente de energía viene siendo aprovechada desde la antigüedad por diversos medios, en particular molinos en tierra y las velas en el mar. Los vientos son generados a causa del calentamiento no uniforme de la superficie terrestre por parte de la radiación solar; entre el 1 y el 2% de la energía procedente del sol se convierte en viento. De día, las masas de aire sobre los océanos, los mares y los lagos se mantienen frías con relación a las áreas vecinas ubicadas sobre las masas continentales.

En la actualidad, la energía eólica es utilizada principalmente para producir energía eléctrica mediante aerogeneradores capaces de transformar la energía eólica, es decir, la energía cinética del viento, en energía mecánica de rotación utilizable para la producción de energía eléctrica. La energía mecánica se convierte en electricidad mediante un generador eléctrico. Ventajas: Energía limpia. Ofrece la posibilidad de autoconsumo. Los costes de producción y mantenimiento son bajos. Existen aerogeneradores de 2 MW de potencia capaces de abastecer a toda una población y parques eólicos de más de 100 MW.

Inconvenientes y riesgos: Su rendimiento es bajo. La fuente de energía es intermitente y aleatoria. Los aerogeneradores requieren de una velocidad mínima del viento de 20 Km/h y máxima, por razones de seguridad, de 100 Km/h. Se alcanza su rendimiento máximo con vientos de 45 Km/h. Hay riesgo de accidentes en el caso de fuertes vientos.

BIOMASA, BIOGÁS Y BIOCOMBUSTIBLES

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Colexio Santa María do Mar. Xesuítas, A Coruña. TECNOLOXÍA.

Tecnología – Energía y energías renovables

transformación de la madera. La biomasa tiene un gran potencial energético, ya que representa la acumulación de la energía del Sol. La biomasa puede ser usada directamente como combustible. También se puede usar la biomasa para preparar biocombustibles líquidos, como el bioetanol, que puede ser utilizado de forma directa añadido a la gasolina y el biodiésel, que se utiliza mezclado o puro en los motores Diésel. Otra posibilidad es usar la biomasa para obtener biogás. Esto se hace en depósitos en los que se van acumulando restos orgánicos, desechos de cosechas y otros materiales que pueden descomponerse en un depósito que se llama digestor, donde fermentan por la acción de los microorganismos y la mezcla de gases producidos se puede almacenar o transportar para ser empleada cómo combustible.

Ventajas: El uso de biomasa como combustible presenta la ventaja de que los gases producidos en la combustión tienen mucha menor proporción de compuestos de azufre, causantes de la lluvia ácida, que los procedentes de la combustión del carbono. Se desprende dióxido de carbono, pero en menor proporción que en los combustibles tradicionales.

Inconvenientes y riesgos: En muchos lugares se está quemando la madera y destruyendo los bosques a un ritmo mayor que el de reposición, por lo que se están causando graves daños ambientales: deforestación, pérdida de biodiversidad, desertización, degradación de las fuentes de agua, etc. Bajo rendimiento de los biocombustibles.

ENERGÍA GEOTÉRMICA

Se llama energía geotérmica a la energía calorífica de origen térmico que se extrae del vapor o del agua caliente (hasta 130ºC) bajo la superficie terrestre. Aprovecha el calor que se desprende de las capas internas de la Tierra y que sale al exterior en forma de géiseres, aguas termales y chimeneas volcánicas. Este calor es el resultado de la desintegración de los elementos radiactivos y del calor permanente que se originó en los primeros momentos de formación del planeta.

Ventajas: Los residuos que produce son mínimos, teniendo un bajo impacto ambiental. El flujo de producción de energía es constante a lo largo del año. No depende de las variaciones estacionales como la lluvia, los caudales de los ríos, etc. Es el complemento ideal para las plantas hidroeléctricas.

Inconvenientes y riesgos: Emite ácido sulfhídrico, que es detectado por el olor a huevos podridos, pero que en grandes cantidades no se percibe y es letal. Emite CO2, con el que aumenta el efecto invernadero. Contamina las aguas próximas con substancias como arsénico, amoníaco, etc. Produce contaminación térmica. No se puede transportar.

ENERGÍA MAREMOTRIZ E UNDIMOTRIZ

En las centrales maremotrices se aprovechan las subidas y bajadas de las mareas (energía cinética) para producir energía eléctrica. Sólo resultan rentables en aquellas zonas donde las mareas son muy acentuadas. Otra fuente relacionada, la energía undimotriz, aprovecha la energía de las ondas del mar.

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