Escuela Normal Experimental del Fuerte
Daniela Lizeth Hernández Gómez
Profesor
Escuela Normal Experimental del Fuerte
“Prof. Miguel Castillo Cruz”
Extensión Mazatlán
Ciencias Naturales
Alumno:
Daniela Lizeth Hernández Gómez
Grupo y grado:
“2-U”
esor. Martín de Jesús Cruz Chávez
Escuela Normal Experimental del Fuerte
“Prof. Miguel Castillo Cruz”
Extensión Mazatlán
UIMP
EL DESARROLLO DEL PENSAMIENTO CIENTÍFICO TÉCNICO EN EDUCACIÓN PRIMARIA
¡AHORREMOS ENERGÍA!
3
erCiclo de Educación Primaria
Para citar:
Objetivos de aprendizaje
Al finalizar la unidad se espera que seas capaz de:
1.
Reconocer y distinguir entre sí los diferentes tipos de energía, describir las bases
para dicha distinción y clasificar el tipo a que pertenecen algunos ejemplos
habituales.
2.
Describir en qué condiciones y de qué forma se producen transformaciones de unos
tipos de energía en otros.
3.
Interpretar, en términos de transformaciones y transferencias de energía, distintos
procesos, por ejemplo, de redes y cadenas alimentarias, de fabricación de materiales,
de procesado de alimentos...
4.
Distinguir entre tipos de energía y tipos de recursos energéticos (o fuentes de
energía).
5.
Comparar distintos combustibles en cuanto a la energía que proporcionan, su
precio y los costes medioambientales de su uso.
6.
Explicar por qué hay que "ahorrar energía".
7.
Argumentar las ventajas e inconvenientes de distintos métodos de ahorro
energético a escala nacional y planetaria, y proponer medidas concretas para el ahorro
energético doméstico y en el centro escolar.
8.
Transformar enunciados de la vida cotidiana relacionados con la energía,
Actividad 1: ¿Qué sabemos de la energía?
Piensa un poco sobre estas cuestiones y, después, discútelas con tus compañeros y
compañeras. Con las respuestas elaborad un cartel con letras grandes para que los demás
puedan leerlo:
1
¿Qué es para ti la energía?
Es la que descargamos al hacer un tipo de movimiento la energ
í
a es fundamental
para nuestro cuerpo y nos sirve para realizar nuestras actividades
2
Escribe cuatro palabras asociadas con el vocablo energía.
Movimiento, cuerpo, alimentos y calor
í
as
3
¿De dónde obtenemos las personas la energía que gastamos en movernos, correr,
Actividad 2: ¿Cómo conseguimos las personas la energía que necesitamos?
1. Imagina que tienes que recorrer el camino entre tu casa y el centro, corriendo. En
esta actividad utilizas energía. ¿De dónde la consigues? Es probable que entre las
respuestas que habéis dado en el apartado 3 de la actividad 1 aparezcan éstas:
Elegid una de ellas, la que os parezca más adecuada, y unid por medio de una flecha
"personas", a la respuesta elegida, para indicar que las personas obtienen así su
energía.
2. Une con una flecha la respuesta elegida en la cuestión anterior (columna de la
izquierda) a lo que pienses que es su fuente de energía (columna de la derecha)
De esta forma hemos establecido una ruta de energía en sentido inverso, es decir,
desde la persona que la utiliza hasta la fuente.
AGUA
AIRE
DORMIR
COMIDA
SOL PERSONAS
AGUA
AIRE
DORMIR
COMIDA
SOL
otras AGUA
AIRE
DORMIR
COMIDA
SOL
Actividad 3: Tipos de energía.
1.En la actividad anterior hemos trabajado con dos tipos de energía, la de la luz, y la química, como la que se obtiene de los alimentos (jamón, hierba, etc.).
La energía que conseguimos cuando comemos una chuleta, por ejemplo, ¿para qué la usamos?, o en otras palabras, ¿cómo la gastamos?
La gastamos a través de los movimientos que hacemos con nuestro cuerpo
2. Califica de 1 a 5 las actividades y funciones humanas que se indican en la siguiente tabla, según te parezca que requieren más o menos energía. Hazlo trazando una x en la columna correspondiente. (El 1 indica la que requiere menor energía y el 5 la que requiere la máxima energía).
1 2 3 4 5
BAJAR ESCALERAS X
COMER X
CORRER X
ESCRIBIR X
LAVAR PLATOS X
MANTENERSE CALIENTE X
NADAR X
PASEAR X
Actividad 4: Tipos de energía. La energía cinética.
1.La energía no está presente únicamente en las actividades humanas, sino también en el mundo inanimado: un muelle en tensión, un explosivo, una bolsa de agua caliente o un balón lanzado con fuerza son ejemplos de sistemas inertes con energía.
Seguro que podrás indicar otros.
Abanico, lámparas, el oleaje del mar, Molino de viento, vela, lluvia y rayos
2. Con frecuencia habrás oído hablar de diferentes tipos o formas de energía: términos como energía cinética, energía térmica, energía potencial gravitatoria o
energía química no te sonarán desconocidos, pero vamos a detenernos un poco en ellos.
Energía cinética es la energía que tiene un objeto por estar en movimiento. Todo
objeto en movimiento la tiene, y la cantidad de energía cinética depende de su masa y, sobre todo, de su velocidad, de acuerdo con la expresión:
Si expresamos la masa en kilogramos (kg) y la velocidad en metros por segundo (m/s), la energía cinética vendrá indicada en joules o julios (J), que es la unidad de energía en el sistema internacional (S.I.).
Repara en que la velocidad influye más que la masa en la energía cinética. Veamos un ejemplo: fíjate en las tres bolas, en sus masas y en sus velocidades.
¿Qué tuvo más efecto sobre la energía cinética, aumentar (al doble) la masa o aumentar (al doble) la velocidad? Aumentar el doble de la velocidad
Ec
= representa la energía cinética
m
= representa la masa
v
= representa la velocidad
Ec =
½
m v2
3kg
2 m/s
Ec =
½
x 3 x 4 =
6
J
6kg
2 m/s
Ec =
½
x 6 x 4 =
12
J
Actividad 5: Aplicación-reestructuración
Estima la energía cinética que tienen:
a)Un coche circulando por una autopista
386kj- 92(a)
b)Una pelota de tenis (durante el juego)
234 kj- 80(a)
c)Una flecha disparada por un arquero
300- 90(a)
Explica por qué:
Actividad 6: Tipos de energía. La energía potencial gravitatoria
A la energía que tienen los objetos por estar a una cierta altura le llamamos
potencial gravitatoria: tienen energía potencial gravitatoria el agua de un embalse,
una maceta en una ventana o una persona en lo alto de un trampolín. La cantidad de
energía potencial gravitatoria depende de la masa y de la altura, y podemos calcularla
mediante la expresión:
Para que la Epg venga dada en julios, la masa ha de estar en kilogramos y la altura en
metros. Para g podemos tomar el valor de 9,8 m/s
Repara en que la masa y la altura influyen por igual en la energía potencial. Veamos un
ejemplo: fíjate en las tres bolas, en sus masas y en la altura desde la que caen.
3 kg
3 kg
6 kg
6 kg
¿Qué tuvo más efecto sobre masa o aumentar (al doble)
E
pg= mgh
Actividad 6: Tipos de energía. La energía potencial gravitatoria
A la energía que tienen los objetos por estar a una cierta altura le llamamos
: tienen energía potencial gravitatoria el agua de un embalse,
una maceta en una ventana o una persona en lo alto de un trampolín. La cantidad de
energía potencial gravitatoria depende de la masa y de la altura, y podemos calcularla
venga dada en julios, la masa ha de estar en kilogramos y la altura en
metros. Para g podemos tomar el valor de 9,8 m/s2.
Repara en que la masa y la altura influyen por igual en la energía potencial. Veamos un
ate en las tres bolas, en sus masas y en la altura desde la que caen.
10m
E
pg= 3 x 9,8 x 10 = 294 J
20m
E
pg= 3 x 9,8 x 20 = 588 J
10m
E
pg= 6 x 9,8 x 10 = 588 J
20m
E
pg= 6 x 9,8 x 20 = 1176 J
sobre la energía potencial gravitatoria, aumentar doble) la altura? El doble de la altura
Epg
= representa la energía potencial gravitatoria
m
= representa la masa del objeto
g
= representa la aceleración de la gravedad
h
= la altura desde la que puede caer el objeto
Actividad 6: Tipos de energía. La energía potencial gravitatoria
A la energía que tienen los objetos por estar a una cierta altura le llamamos energía
: tienen energía potencial gravitatoria el agua de un embalse,
una maceta en una ventana o una persona en lo alto de un trampolín. La cantidad de
energía potencial gravitatoria depende de la masa y de la altura, y podemos calcularla
venga dada en julios, la masa ha de estar en kilogramos y la altura en
Repara en que la masa y la altura influyen por igual en la energía potencial. Veamos un
ate en las tres bolas, en sus masas y en la altura desde la que caen.
aumentar (al doble) la
= representa la energía potencial gravitatoria
Actividad 7: Aplicación-reestructuración
Estima la energía potencial gravitatoria de:
a.Un hombre en un trampolín
90
b.Una maceta en lo alto de un edificio 70
c.Una ave volando en las alturas
95
Explica por qué:
Actividad 8: Energía térmica y energía química.
A la energía que tienen los objetos en función de su temperatura se la denomina
energía térmica. Así, una bolsa de agua caliente tiene más energía térmica que
cuando está fría. Necesitamos reponer nuestra energía térmica cuando cedemos
calor al ambiente.
A la energía que tienen las sustancias por su composición química podemos llamarla
energía química. Así por ejemplo, una moto utiliza la energía química de la gasolina.
Nosotros tomamos la energía química de los alimentos y la usamos en nuestras
actividades y en mantenernos calientes. Por eso nuestros requerimientos
energéticos cambian según las épocas del año y la temperatura, según el tipo de
trabajo que haga cada persona, etc.
Pon al lado de cada una de estas comidas la época del año en que son más habituales:
Explica por qué crees que el cocido se toma en la época del año en que es típico.
Por qué es una comida la cual se puede comer en cualquier estación del año
De las formas de energía que hemos visto (cinética, potencial gravitatoria, térmica y química), ¿cuáles son fáciles de almacenar? Razona tu respuesta.
Química por que ingerimos los alimentos
¿Puedes poner ejemplos de almacenamiento de alguna de esas formas de energía?
Cuando ingerimos los alimentos y los desechos de diferentes maneras
-cocido todas
-ensalada todas
-chocolate con churros invierno
-gazpacho todas
-lacón con grelos todas
Actividad 10: ¿Qué ocurre cuando se transforma la energía?
En muchos procesos, al transformarse la energía, no lo hace a una única forma.
Igualmente, al transferirse energía de un cuerpo, no se transfiere sólo a otro
cuerpo u objeto, sino a varios.
Por ejemplo, cuando arrancamos un automóvil, la energía química de la gasolina
se transforma en energía cinética, que pone en movimiento el automóvil. Pero,
además, el motor se calienta, debido a que parte de la energía de la gasolina se
ha transformado en energía térmica.
En muchos aparatos de uso frecuente que funcionan conectados a la corriente
eléctrica puede observarse este calentamiento: una lámpara ilumina debido a
la energía radiante (luz), pero también se calienta debido a que parte de la
energía eléctrica se transforma en energía de térmica. Una aspiradora pone en
movimiento el aire (le comunica energía cinética) para hacerlo pasar por un
filtro que retiene el polvo, pero además se calienta el motor y el aire que sale
(energía térmica).
-
¿Por qué tenemos que repostar gasolina cuando utilizamos el coche?
-
¿Por qué tenemos que pagar cada mes por distintas formas de energía y no una sola vez
en la vida?
-
¿Por que tenemos que comer todos los días (varias veces)?
Reflexiona un poco sobre estas cuestiones, y después discutidlas en grupo:
La energía es indispensable para nosotros como seres vivios pore so es importante que nos alimentemos bien, tenemos que comer last
res veces al dia para poder movernos y hacer nuestras actividades. De igual manera el carro necesita alimento pero en este caso es el
Actividad 11: Las actividades de los seres vivos consumen energía.
A continuación, en el Cuadro 1, te proponemos algunos ejemplos de procesos en los que se consume energía. Analízalos con tu
profesor y compañeros y completa los recuadros que están en blanco.
Proceso Dispositivo Fuente de energía Se obtiene Destino de la energía
Crecer la hierba La célula vegetal Sol Glucosa Energía en los tejidos nuevos y energía térmica cedida al ambiente
Circulación de la sangre Corazón Glucosa Transporte nutrientes
de gases y Energía térmica cedida al ambiente
Engordar (una vaca) La célula animal Alimentos Tejidos nuevos Energía en los tejidos nuevos y energía térmica cedida al ambiente
Ducharnos Calentador Butano Agua caliente
Aumentar la temperatura del agua y energía térmica cedida al
ambiente
Calentar una habitación Chimenea Leña Calor Aumentar la temperatura
Una vuelta en moto Gasolina Petroleo Petroleo Se utiliza para que la moto
funcione
Actividad 12: ¿Cuanta energía consumimos?
En el Cuadro 1 hay dos energías finales poco degradadas: las almacenadas en la hierba y en la vaca, en los tejidos nuevos que se desarrollan al crecer o engordar. Sin embargo, sólo una pequeña parte de la energía de
partida ha conservado su utilidad. La mayor parte de la energía de partida en ambos procesos se transformó en energía térmica. Podrás hacerte una idea de la disminución de energía útil que se produce entre la que se almacena en nuestro cuerpo cuando crecemos o engordamos y la que ingerimos con los alimentos comparándola con la que ingiere y almacena la vaca.
Veamos algunas cantidades de energía (aproximadas) que intervienen:
-
Energía radiante, proveniente del sol, que incide sobre 1 metro cuadrado de prado
durante un año:
8 000 000 kJ
.
-
Crecimiento de la hierba en el m
2de prado:
20 000 kJ
-
Hierba comida por la vaca:
3000 kJ
-
Energía incorporada al nuevo tejido de la vaca (filete):
125 kJ
(equivalentes a unos 10 g
de carne).
Como ves, en cada eslabón de la cadena aparece mucha más energía al principio que al final. ¿Dónde están las cantidades de energía que faltan?
Se va degradando la energía y va quedando muy poca energia en nuestro
cuerpo
La energía cambia de una forma a otra (se transforma) y pasa de un cuerpo a otro (se
transfiere), pero en cualquier transformación o transferencia, parte de esa energía se
transforma en energía térmica que, finalmente, se cede al ambiente. Podemos decir que
pierde calidad, o que se degrada. Esto quiere decir que después de cualquier proceso real
en que haya habido transformaciones o transferencias de energía
que son casi todos
la
energía pierde parte de sus posibilidades de volverse a transformar o transferir, y por tanto
Actividad 13: ¿Se degrada la energía?
Podemos imaginar multitud de procesos en los que se transformen las diferentes formas de energía de partida (butano, gasolina, energía eléctrica...), energías útiles, poco degradadas; dichos procesos pueden hacer funcionar máquinas, electrodomésticos, etc. Pero cuando funcionan, las máquinas se calientan; ello es debido a que parte de la energía se transforma en energía térmica, que acaba cediéndose al ambiente incrementando su temperatura
La forma final de energía más frecuente es energía térmica cedida al ambiente, que es una forma de energía poco útil, muy degradada, irrecuperable.
Debido a la degradación, podemos observar cómo las formas de energía iniciales son más útiles que las finales, es decir, pueden utilizarse en más procesos.
¿Serías capaz de imaginar algún proceso en que se transforme la energía térmica del ambiente?
Actividad 14: ¿Cómo se transforma la energía?: centrales hidráulicas
En los ejemplos anteriores vimos que la energía puede pasar de un lugar a otro, por ejemplo:
SOL HIERBA VACA PERSONA
Cuando levantamos una pelota le transferimos energía, o continuamente transferimos energía térmica al ambiente, si está a menor temperatura que nuestro cuerpo. Es decir, la energía se transfiere de un cuerpo a otro.
Además, la energía puede cambiar de forma, transformarse en energía de otro tipo. Por ejemplo, la energía potencial del agua almacenada en un embalse se transforma en energía cinética al caer. La energía hidráulica es una fuente primaria de energía, de las denominadas renovables. No se agota, aunque depende del clima.
¿Se te ocurre alguna posibilidad más?
Discutid qué ventajas e inconvenientes tienen este tipo de centrales de producción de energía eléctrica.
También podéis consultar en Internet las siguientes direcciones:
http://www.unesa.net/unesa/html/sabereinvestigar/esquemas/resolucion800/hidroelectrica
.swf
http://revista.consumer.es/web/es/20050401/medioambiente/
ENERGÍA HIDRÁULICA
VENTAJAS
DESVENTAJAS
•
Usan una forma renovable de
energía
•
Es limpia, pues no contamina ni el
aire ni el agua.
•
A menudo puede combinarse con
otros beneficios, como riego,
protección
contra
las
inundaciones, suministro de agua,
etc.
•
Los costes de mantenimiento y
explotación son bajos.
•
Las obras de ingeniería necesarias
para
aprovechar
la
energía
hidráulica tienen una duración
considerable.
•
Los costes de capital por
kilovatio
instalado
son
con
frecuencia muy altos.
•
El emplazamiento, determinado
por características naturales,
puede estar lejos del centro o
centros de consumo y exigir la
construcción de un sistema de
transmisión de electricidad, lo
que significa un aumento de la
inversión y en los costes de
mantenimiento y pérdida de
energía.
•
La disponibilidad de energía
puede fluctuar de estación en
estación y de año en año.
•
Además, los embalses ocasionan la detención del flujo natural de materiales en el curso del río, llenándose poco a poco de sedimentos, en un fenómeno conocido como aterramiento. También suponen una barrera al movimiento de las especies animales que habitan en el curso del río.Actividad 15: ¿Cómo se transforma la energía: parques de aerogeneradores?
La energía eólica procede del Sol. La energía del Sol es la que hace que el aire se
mueva dando lugar al viento (aire en movimiento, es decir, con energía cinética) pues el viento se produce por las diferencias de temperatura que alcanzan diferentes partes de la Tierra. La energía eólica es una fuente primaria de energía, de las denominadas renovables. Nunca se agota.
En esencia, un aerogenerador es una máquina que transforma la energía cinética del viento en energía eléctrica.
Alrededor de un 1 a un 2% de la energía proveniente del Sol es convertible en energía eólica. Esto supone una energía alrededor de 50 a 100 veces superior a la convertida en biomasa por todas las plantas de la Tierra.
En la figura se ilustra un parque eólico. Con ayuda del profesor o de la profesora, tratad de averiguar cómo funciona un aerogenerador.
Discutid qué ventajas e inconvenientes tienen este tipo de centrales de producción de energía eléctrica.
También podéis consultar en Internet las siguientes direcciones:
http://www.unesa.net/unesa/html/sabereinvestigar/esquemas/resolucion800/eolica.swf
http://www.unesa.net/unesa/html/sabereinvestigar/largoviaje/huellapaisajes.htm
ENERGÍA EÓLICA
VENTAJAS
DESVENTAJAS
•
Procede indirectamente del Sol,
que calienta el aire y ocasiona el
viento.
•
Se renueva de forma continua.
•
Es inagotable.
•
Es limpia. No contamina.
•
Dificultad de almacenamiento
•
Impacto ambiental sobre el
ecosistema
•
Intermitencia de los vientos
•
El impacto principal de estas
Actividad 16: ¿Cómo se transforma la energía?: central fotovoltaica.
Las centrales fotovoltaicas convierten la energía solar en energía eléctrica por medio de células solares. Estas células están elaboradas a base de silicio puro con adición de impurezas de ciertos elementos químicos. Admiten tanto la radiación directa como la difusa. Las células se montan en serie sobre paneles o módulos solares. Los paneles captan la energía solar transformándola directamente en eléctrica en forma de corriente continua. La energía solar es una fuente primaria de energía, de las denominadas renovables.
El silicio se obtiene de la arena ordinaria. Dada la eficiencia de la célula solar y la duración de su vida útil, se calcula que una tonelada de arena puede generar la misma cantidad de electricidad que se produce quemando más de medio millón de toneladas de carbón.
Discutid qué ventajas e inconvenientes tienen este tipo de centrales de producción de energía eléctrica.
También podéis consultar en Internet las siguientes direcciones:
ENERGÍA SOLAR
VENTAJAS
DESVENTAJAS
•
La energía solar se produce en el
mismo lugar donde se consume
•
No
se
originan
gastos
posteriores
•
No necesitan mantenimiento.
•
Es una energía limpia.
•
Es renovable.
•
Tecnología en desarrollo.
•
Inversión costosa.
Actividad 17: ¿Cómo se transforma la energía?: central de biomasa.
Estas centrales utilizan la biomasa. El término biomasa se utiliza para designar la materia orgánica de origen vegetal o animal. Poda de árboles, plantas, madera, residuos de cosechas agrícolas, basuras, excrementos del ganado, etc.
La energía de la biomasa proviene del Sol y es absorbida por las plantas mediante la fotosíntesis y transformada en energía química.
La energía liberada en su combustión se utiliza para generar electricidad. También es posible producir gases combustibles como el metano, mediante procesos de fermentación de la materia orgánica, o bien producir alcoholes a partir de las plantas para utilizarlos como combustibles o para producir biodiesel, que se utiliza como combustible en los automóviles.
La biomasa es una fuente primaria de energía, de las denominadas renovables.
Discutid qué ventajas e inconvenientes tienen este tipo de centrales de producción de energía eléctrica.
También podéis consultar en Internet las siguientes direcciones:
http://www.unesa.net/unesa/html/sabereinvestigar/esquemas/resolucion800/biomasa.swf
ENERGÍA DE LA BIOMASA
VENTAJAS
DESVENTAJAS
•
Son
disponibles
cíclica
o
perennemente.
•
Son renovables.
•
Garantizan
una
combustión
limpia, con un balance final de
contaminación nulo.
•
Necesitan
pocos
gastos
energéticos y de inversión para
su producción.
•
No requieren condiciones muy
especiales de almacenamiento.
•
Poseen relativamente bajo valor
calórico por unidad de volumen.
•
Su calidad es variable, así como su
contenido calórico.
•
Presentan
dificultades
para
controlar
la
velocidad
de
combustión
•
Se requieren grandes áreas para
el almacenamiento.
Actividad 18: ¿Cómo se transforma la energía?: centrales térmicas.
Las centrales térmicas convencionales o clásicas utilizan combustibles fósiles como fuente de energía primaria, es decir, carbón, fuel y gas natural. Mediante la combustión se transforma la energía química del combustible fósil en energía térmica que se utiliza para generar vapor de agua. El vapor hace mover las turbinas que producen la corriente eléctrica.
En la figura, se ilustra una central térmica. Con ayuda del profesor o de la profesora, tratad de averiguar cómo funciona.
Discutid qué ventajas e inconvenientes tienen este tipo de centrales de producción de energía eléctrica.
También podéis consultar en Internet las siguientes direcciones:
http://www.unesa.net/unesa/html/sabereinvestigar/esquemas/resolucion800/termica.swf
http://www1.ceit.es/Asignaturas/Ecologia/trabajos/etermica/pag0.htm
http://www.unesa.net/unesa/html/sabereinvestigar/largoviaje/huellapaisajes.
htm
ENERGÍA TÉRMICA
VENTAJAS
DESVENTAJAS
•
Facilidad de extracción.
•
Tecnología desarrollada.
•
En los procesos de separación se
obtienen materias primas para la
industria.
• Tienen un efecto indirecto pero nefasto sobre el paisaje y la biodiversidad por las consecuencias a largo plazo de sus emisiones a la atmósfera, especialmente de óxidos de azufre y de nitrógeno. Estos compuestos sufren diversas transformaciones químicas una vez que se difunden en la atmósfera. Por ejemplo, el SO2 puede
combinarse con el vapor de agua para crear la llamada lluvia ácida, pudiendo afectar a extensos territorios a cientos de kilómetros de las chimeneas de la central.
• Se realizan periódicamente evaluaciones del estado de los bosques para determinar el alcance del daño causado por la lluvia ácida. Equipos especializados determinan su estado de salud muestreando árboles y determinando la defoliación (pérdida de hojas), la decoloración de las hojas, la presencia de ejemplares dañados o muertos, etc.
• Los combustibles fósiles tienen una duración limitada.
Actividad 19: ¿Cómo se transforma la energía?: centrales nucleares.
En términos de producción de energía eléctrica, la única diferencia entre las centrales nucleares y las térmicas convencionales es el combustible que se utiliza para generar el vapor que activa las turbinas.
El combustible es un material fisionable, generalmente un compuesto de uranio, en el
que tienen lugar las reacciones de fisión que transforman la energía del uranio en energía térmica. Ésta genera el vapor necesario para mover las turbinas y producir la energía eléctrica.
En la figura se ilustra una central térmica. Con ayuda del profesor o de la profesora, tratad de averiguar cómo funciona.
Discutid qué ventajas e inconvenientes tienen este tipo de centrales de producción de energía eléctrica.
También podéis consultar en Internet las siguientes direcciones:
http://www.unesa.net/unesa/html/sabereinvestigar/esquemas/resolucion800/nuclear.swf
http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/infografias/swf/nuclear.swf
ENERGÍA NUCLEAR
VENTAJAS
DESVENTAJAS
•
Grandes reservas de uranio.
•
Tecnología bien desarrollada
•
Gran
productividad.
Con
pequeñas
cantidades
de
sustancia
se
obtiene
gran
cantidad de energía.
•
Aplicaciones pacíficas y médicas.
•
Alto riesgo de contaminación en
caso de accidente.
•
Producción
de
residuos
radiactivos peligrosos a corto y
largo plazo.
•
Difícil almacenamiento de los
residuos producidos.
•
Alto coste de las instalaciones y
mantenimiento de las mismas.
Actividad 20: tipos de combustible.
Combustibles fósiles
, sustancias ricas en energía química que se han formado a
partir de plantas y microorganismos enterrados durante mucho tiempo. Los
combustibles fósiles, que incluyen el
petróleo
, el
carbón
y el
gas natural
,
proporcionan la mayor parte de la energía que mueve la moderna sociedad
industrial. Los derivados del petróleo como la gasolina o el gasóleo que utilizan
nuestros automóviles, el carbón que mueve muchas plantas eléctricas y el gas
natural que calienta nuestras casas son todos combustibles fósiles.
Junto con tus compañeros y compañeras, haz un mural con fotografías e ideas
que indiquen cómo se extraen, qué propiedades tienen, y otras cosas que se os
ocurran.
Podéis pedir ayuda a vuestro profesor o profesora, y consultar las siguientes
direcciones:
http://es.wikipedia.org/wiki/Combustible_f%C3%B3sil
Actividad 21: tipos de energía.
Habéis visto diferentes tipos de energía que se denominan de una determinada manera en función de la fuente primaria de la que provengan.
Escribe, al lado de cada una de las fuentes primarias que se indican en la columna de la izquierda, el nombre de la energía que se obtiene al transformarlas.
- Embalse de agua hidraulíca - Carbón electíca
- Viento Eólica - Petróleo electríca
- Sol Solar - Uranio electríca
- Biomasa Química
Indica, trazando una no.
en la columna correspondiente, cuáles son renovables y cuáles
Fuente primaria Renovable No renovable
- Embalse de agua X
- Carbón X
- Petróleo X
- Sol X
- Viento X
- Uranio X
- Biomasa X
Explica razonadamente tu elección
Por que son objetos que se pueden utilizar de Nuevo no solamente una sola vez
RENOVABLES
Son aquellas que llegan en forma continua a la Tierra y que a escalas de tiempo real parecen ser inagotables.
NO RENOVABLES
Son fuentes de energía no renovables aquellas que se encuentran en forma limitada en nuestro planeta y se agotan a medida que se consumen.
Energía hidráulica Petróleo
Energía eólica Gas natural
Solar fotovoltaica Carbón
Solar térmica Energía nuclear de fisión
Biomasa
Energía mareomotriz
Actividad 22: ¿Cuánta energía gastamos en casa?: el recibo de la luz.
Trae de casa un recibo de la luz y otro del gas de un mes de invierno y otro de un mes de verano (o utiliza la fotocopia que te dará tu profesor o profesora).
- ¿A cuántos meses corresponde? ¿A qué corresponden las cantidades que aparecen en los distintos apartados? 2 meses, medición de consumo
- ¿Son parecidos los de invierno y verano o muy distintos? ¿Cómo interpretas esto? No ya que el clima es diferente
-¿Qué significa potencia contratada (POT en el recibo)? Es la cantidad de Kilovatios (KW)
-¿Hay algún recibo en tu equipo con tarifa nocturna? ¿Sabes en qué consiste?
Actividad 23: ¿Cuánta energía gastamos en casa anualmente?
Hemos visto cómo en todas las actividades humanas se consume energía. En la tabla siguiente se indica el reparto característico del consumo de energía en casa, con costes y emisiones de CO2 asociados. Analiza la tabla junto con tus compañeros.
consumo anual
de energía
coste anual de la
energía
emisiones de
CO
2kWh % € % Kg CO2 %
Calefacción 5520 46 253 33 1259 34
Agua caliente sanitaria 2400 20 110 14 547 15
Electrodomésticos 1920 16 193 25 872 24
Cocina 1200 10 121 16 545 15
Iluminación 840 7 85 11 381 10
Aire acondicionado 120 1 12 2 54 1
Total 12000 773 3658
Tabla: reparto característico del consumo de energía en casa
¿En que actividad se gasta más energía? Calefacción
¿Cuánto gasta una familia española anualmente en energía? 1200
¿Cuánto CO2 emite a la atmósfera esta familia al año? 3658
Actividad 24: 3.600 kg de CO
2-eq ¿son muchos?
Teniendo en cuenta los datos de la tabla de la actividad anterior y suponiendo que viven 4 personas en una casa, analiza si consideras demasiado o no lo que consume cada persona. Te damos pistas:
Emisiones anuales de un individuo en España = 7.400 kg
Derecho de emisión universal = 2.000 kg.
Considerando que viven 4 personas en la casa, estos 3.600 kg de CO
2corresponden a unos 900 kg CO
2-eq (equivalente) por persona y por año. Son el
12% de las emisiones anuales de un individuo en España (unos 7.400 kg de CO
2-
eq por hab. y año), pero casi la mitad de nuestro “derecho de emisión”
universal, unos 2.000 kg CO
2-eq por habitante y año. Puede que pensemos que
lo estamos haciendo bien, pero …
Si hubiera igualdad a nivel mundial, ¿cuánto CO2 podría emitir cada persona?
2000 co
2La naturaleza puede absorber aproximadamente unas 3 giga-toneladas (Gt) de carbono por año (que corresponden a 11 giga-toneladas de CO2). Por lo tanto,
tendríamos que ajustar nuestras emisiones a este nivel. Estas 3 Gt distribuidas de manera equitativa entre los 6 billones de individuos del planeta corresponden a una cuota de 500 kg de carbono por año y persona, o unas 1.800 kg de CO2 por persona y
año. En España se emite cerca de 8.000 kg de CO2-eq por ciudadano y año. Por lo
tanto, tendríamos que reducir nuestras emisiones por un factor 4.
¡Seis (6) vueltas alrededor de la península Ibérica!
En España, una vivienda consume diariamente la misma cantidad de energía que la que consume un coche al recorrer 50 km. Dicho de otro modo, si convirtiéramos la energía consumida anualmente en casa en litros de gasoil, tendríamos bastante combustible para dar 6 vueltas a la península Ibérica.
Actividad 25: ¿Cuánta energía gastamos en España?
Hemos visto en las actividades anteriores cuánto se consumía en casa. Vamos a analizar cuáles son las fuentes primarias de las que se obtiene la energía en España, y cuánto producimos y consumimos de las mismas. Analiza la tabla y el gráfico
Fuente
primaria
producción ktep
consumo ktep
importación ktep
dependencia externa
% Carbón 6.922 21.034 14.112 67,1
Petróleo 255 71.055 70.800 99,1
Gas Natural 310 24.672 24.362 98,7
Nuclear 16.576 16.576 0 0
Hidráulica 2.714 2.714 0 0 Otras energías
renovables 6.268 6.268 0 0
Total 33.045 142.056 109.274 76,7
Producción, consumo y dependencia energética de otros países
¿Cuál es la fuente de energía que más se consume? Petróleo
¿Cuáles son las que menos se consumen? Hidráulica
¿A qué crees que es debido el diferente consumo?
Desarrollo de cada país
¿Qué opinas sobre la dependencia energética respecto a otros países productores?
El consumo de carbón se concentra fundamentalmente en las centrales eléctricas y en la siderurgia, repartiéndose el resto entre otras industrias, en particular la cementera, y el sector residencial, cuyo consumo se está a extinguiendo debido a la sustitución por otros combustibles como el gas natural.
Respecto al petróleo, el consumo se centra en el sector del transporte, donde destaca la demanda del automóvil y de la aviación comercial debido a la recuperación de la movilidad aérea turística desde septiembre de 2001. Finalmente, en el sector doméstico y terciario, aumentó la demanda para calefacción.
El consumo de gas natural continúa creciendo en la industria, pues está sustituyendo al carbón, y en los sectores residencial y terciario donde está sustituyendo al gasóleo. Además, hay que señalar el incremento de su uso en generación eléctrica.
Desde la década de los años 90 los consumos energéticos han ido creciendo a una tasa del 2,5 % anual, debido principalmente al incremento del equipamiento doméstico y al aumento progresivo del número de vehículos. Los sectores de la vivienda y del transporte han sido los que más han incrementado su consumo en los últimos años. El consumo de energía de las familias españolas es ya un 30% del consumo total de energía de España, repartiéndose a partes iguales entre el coche privado y la vivienda.
Este consumo se genera, por un lado, en la fase de construcción de las viviendas y por otro, durante el uso de las mismas. Cabe mencionar que el consumo energético por el uso de la vivienda depende tanto del comportamiento del usuario como del diseño constructivo de la misma.
Hemos de señalar que casi el 80% de la energía consumida en España proviene de recursos fósiles importados, lo que implica una situación de dependencia energética respecto de otros países productores.
Además debemos tener en cuenta que las actividades relacionadas con la energía (procesado, transformación, consumo...) representan el 80% de las emisiones de CO2 a
Actividad 26: ¿Qué problemas presentan las fuentes de energía actuales?
Repartíos los problemas que se indican más abajo entre los distintos equipos de la clase y elaborad un mural informativo para toda el aula sobre cada uno de ellos.
PROBLEMAS:
Lluvia ácida
Inundación de valles
Efecto invernadero
Residuos radiactivos
Agotamiento de recursos
Actividad 27: ¿Por qué ahorrar energía?
El reciente aumento de precio de los combustibles nos recuerda que de pronto se podría acabar el período de la energía barata. Aun siendo difícil prever cuánto tiempo durarán las reservas fósiles, lo cierto es que son limitadas, y por lo tanto se agotarán. Lo más probable es que esto ocurra este mismo siglo; se suele hablar de un plazo de unos 50 años.
Ahora bien, casi el 80% de la energía consumida en España proviene de recursos fósiles importados. Esta situación de dependencia energética en un contexto de progresivo agotamiento de las reservas es claramente insostenible, y queda claro que un cambio de modelo energético es imprescindible.
Sin embargo, la mayor preocupación ambiental surge en torno a los efectos negativos que genera la quema de combustibles fósiles, entre ellos, la contaminación local del aire y sobre todo la emisión de CO2 que contribuye al cambio climático. De este
problema nos libraremos solamente moderando nuestro consumo de energía.
Además, las reservas de petróleo, carbón y otras fuentes de energía van disminuyendo a medida que se consumen; en otras palabras, no durarán indefinidamente. Para que las personas que vivan en el futuro puedan seguir disponiendo de estas fuentes, es necesario planificar el consumo, no derrocharlas.
España está situada en la zona de Europa más vulnerable al cambio climático
El problema del cambio climático quizá debería preocuparnos aún más a los españoles. De hecho, una investigación reveló este año que, en un cuadro de fuerte crecimiento económico y alto consumo de combustible fósil como el actual, la península Ibérica llegaría a registrar un aumento de temperaturas de 4,4 grados.
Actividad 28: ¿Cumple España con los acuerdos internacionales?
Como veíais anteriormente, España tiene una dependencia energética de casi el
80%, muy por encima de la media europea, que es del 50%. Sin embargo, el
consumo de energía sigue aumentando inexorablemente, y las emisiones a la
atmósfera de gases de efecto invernadero crecieron en el año 2004 en el
Estado español el 3,7 por ciento, por encima del Protocolo de Kyoto cuyo
objetivo es conseguir reducir un 5,2% las emisiones de gases de efecto invernadero globales sobre los niveles de 1990 para el período 2008-2012.¿Sabéis lo que es el Protocolo de Kyoto? Hablad sobre él con vuestros
profesores y compañeros
.
En la tabla se indican los acuerdos que se comprometieron a cumplir los
diferentes países.
Analizad la tabla y contestad las preguntas que se hacen más abajo.
Compromiso de reducción 2008-2012
Evolución de las emisiones en el
2004 Unión Europea -8 % -0.6 %
España +15 % +49 %
Alemania -21 % -17.2 %
Francia 0 % -0.8 %
Italia -6.5 % +12.1 %
Grecia +25 % +26.6 %
Portugal +27 % +41 %
Japón
-6 %
+6.5
¿Cuáles son los países que mejor cumplen el acuerdo de Kyoto?
Grecia, Portugual y España
¿Cumple España el acuerdo de Kyoto?
Los gobiernos acordaron en 1997 el Protocolo de Kioto del Convenio Marco sobre Cambio Climático de la ONU (UNFCCC). El acuerdo entró en vigor el pasado 16 de febrero de 2005, sólo después de que 55 naciones que suman el 55% de las emisiones de gases de efecto invernadero lo hayan ratificado. En la actualidad, 166 países lo han ratificado dentro del marco de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC), suscrita en 1992 en la que se conoció como la Cumbre de la Tierra de Río de Janeiro. El Protocolo vino a dar fuerza vinculante a lo que en ese entonces no pudo hacer la United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC).
El objetivo del Protocolo de Kyoto es conseguir reducir un 5,2% las emisiones de gases de efecto invernadero globales sobre los niveles de 1990 para el período 2008-2012. Éste es el único mecanismo internacional para empezar a hacer frente al cambio climático y minimizar sus impactos. Para ello, contiene objetivos legalmente obligatorios para que los países industrializados reduzcan las emisiones de los 6 gases de efecto invernadero de origen humano, como dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) y óxido nitroso (N2O), además de tres gases industriales fluorados que provocan el denominado “agujero de ozono”: hidrofluorocarbonos (HFC), perfluorocarbonos (PFC) y hexafluoruro de azufre (SF6).
Como se observa en la tabla, e
n relación con los datos del 1990, año de referencia
para la aplicación del Protocolo de Kyoto, las emisiones de gases de efecto
invernadero han aumentado en España el 49%, muy por encima del límite del 15%
asignado en el marco de la Unión Europea. El Estado español es el miembro de la
Unión Europea que más se aleja del objetivo establecido por el Protocolo de
Kyoto.
Actividad 29: ¿Cómo ahorrar energía?
Para ahorrar energía hay que tener en cuenta que, como hemos visto anteriormente, sólo se aprovecha una parte de la energía que se transforma. Es decir, para ahorrar hay que buscar mecanismos, bien para disminuir la energía que "entra" en el proceso, bien para aprovechar una mayor proporción, y disminuir la proporción "no útil" o no aprovechada. Algunas posibilidades de ahorrar energía son:
1. Disminuir el número de procesos que gastan energía y no gastar energía si
no es imprescindible.
Por ejemplo: apagar luces innecesarias, utilizar menos el coche e ir en bicicleta o andando, no abusar de papeles de envolver, cargar las lavadoras y lavavajillas a tope, reciclar...
¿Se te ocurren algunos ejemplos más?
2. Cuando sea indispensable gastar energía, elegir el proceso con mejor
rendimiento.
Por ejemplo: los coches más modernos consumen menos combustible por kilómetro recorrido; las bombillas de alto rendimiento proporcionan la misma luz que las convencionales con menor consumo de electricidad.
3. Emplear la "energía no aprovechada" producida para algún otro fin.
Por ejemplo: la calefacción en los coches utiliza el calor desprendido por el motor. Este calor desprendido constituye parte de la fracción "no aprovechada" de la energía de la gasolina.
Sitúa en cada uno de los tres grupos o formas de ahorrar energía estas medidas:
Utilizar transportes públicos en vez de coche particular.
Mejorar el aislamiento de las viviendas.
Poner la lavadora
con algunos tipos de ropa
con agua fría.
Reciclar latas de refrescos (aluminio).
Apagar las luces al salir de clase.
Al comprar un coche, elegir uno de consumo bajo.
Utilizar papel reciclado.
¿Se te ocurre alguna más? Puedes consultar la siguiente dirección de
Internet:
Actividad 30: ¿Cómo ahorrar energía en calefacción?
¿Cómo evitar pérdidas de energía en la vivienda y mantener constante su
temperatura con el mínimo gasto energético posible? Para ayudaros se
propone el siguiente experimento en el que se necesita:
Cuatro tubos de ensayo.
Dos trozos de porexpán (se le conoce coloquialmente como
corcho blanco, el de los embalajes de electrodomésticos). Debéis hacer un agujero, en cada trozo, adecuado para que entre ajustado cada tubo de ensayo.
Cuatro tapones horadados, de corcho o de goma.
Cuatro termómetros de laboratorio.
- Introducir dos de los tubos de ensayo en sendos trozos de porexpán.
- Echar la misma cantidad de agua caliente y de agua fría (del frigorífico), respectivamente, en los tubos con porexpán. Hacer lo mismo con los tubos que no lo tienen.
- Tapar los tubos con los tapones, en los que previamente habréis introducido el termómetro. Aseguraos de que el bulbo del termómetro está bien sumergido en el agua.
Ya tenéis el montaje preparado (véase figura). Ahora observad cómo varía la temperatura de cada tubo.
¿En cuál de los tubos con agua caliente y en cuál de los que contienen agua fría, se mantiene la temperatura estable durante más tiempo?
El del agua caliente y corcho
¿A qué creéis que es debido?
El corcho mantiene la temperatura correcta del liquido
Después de lo que habéis observado, ¿seríais capaces de indicar por qué se mantiene la leche caliente en un termo, o cómo se podrían aislar las viviendas para evitar pérdidas de energía?
Actividad 31: ¿Cómo se aíslan térmicamente los seres vivos?
La energía es algo muy valioso para todos los seres vivos; la vida implica una competencia constante por la energía. Por ejemplo, las plantas compiten por la luz del Sol, y los animales compiten por la comida. A lo largo de los siglos han sobrevivido en mayor medida los animales y las plantas que tienen mecanismos eficaces en el uso de la energía. Podríamos utilizar algunos mecanismos de ahorro energético que encontramos en los animales como modelo para ahorrar energía en la calefacción o refrigeración de nuestras casas.
Un animal cubierto de pelos o plumas gasta menos cantidad de comida
(energía) para mantenerse caliente en ambientes fríos, que si careciese de ese plumaje o pelaje.
Haz una lista de distintos mecanismos que podemos utilizar para aislar los techos, ventanas, paredes, etc., de las casas, y conseguir estar a la misma temperatura con menor gasto de energía.
Poner periódicos en las ventanas de las casas
Una buena medida para calentarse en invierno es ponerse al sol.
No podemos mover las casas una vez construidas, pero ¿se te ocurren algunas medidas para aprovechar la luz y el calor del Sol?
Actividad 32: ¿Cómo mantiene su temperatura el planeta Tierra?
La Tierra recibe constantemente energía en forma de radiación (luz) proveniente del Sol. Esta energía es del orden de 5,6.1024 J al año, y viene a suponer unas 15. 000 veces el suministro mundial de energía "comercial" en el mismo período de tiempo.
Un 30% de esta radiación es devuelta directamente al espacio por reflexión, y el resto es absorbido, para ser posteriormente reemitido en forma de energía térmica. Esta radiación térmica es parcialmente absorbida y devuelta por ciertos gases presentes en la atmósfera, como el dióxido de carbono, lo que provoca un aumento de temperatura en la superficie de la Tierra y en la propia atmósfera. El aumento de temperatura hace que los materiales de la superficie terrestre y de la atmósfera emitan más radiación hasta que se alcanza un equilibrio, en el cual las cantidades de energía recibida del Sol y emitida por la Tierra son iguales. La presencia en la atmósfera de esos gases hace que la superficie terrestre esté unos 33 grados más caliente de lo que estaría sin ellos.
Para saber más, podéis consultar la siguiente dirección en Internet:
Actividad 33: ¿Consumimos igual todos?
En la actividad anterior se puso de manifiesto que la energía que consumimos tiene su origen en el Sol.
La tabla refleja los datos de consumo de energía por habitante y año de los países industrializados, entre los que se encuentra España, en relación al conjunto de los países del resto del mundo.
%consumo países industriales en relación al conjunto
del mundo
El norte consume
veces más que el sur
Papel 81 14
Hierro y acero 80 13
Madera 76 10
Energía 75 10
Carne 61 6
Pescado 49 3
Grano 48 3
Agua salubre 42 3
¿Cuándo se habla de gastar menos energía, ¿crees que puede reducirse el consumo por igual en todos los países del mundo?.
No, ya que todos tenemos diferentes necesidades y gasta diferente
¿Debería estar mejor repartido el consumo de energía en el mundo? A que crees que es debido el reparto tan desigual que indican los datos de la tabla?Explica por qué.
De que todos hacemos diferentes tipos de actividades y gastamos diferente energía
