LA ENERGÍA Y SUS

TRANSFORMACIONES.

ENERGÍA ELÉCTRICA

1.-Energía y trabajoLa energía es una propiedad asociada a la materia. En física se define como la

magnitud que indica la capacidad de un cuerpo para realizar un trabajo.La energía que posee un cuerpo es única; sin embargo,esta puede manifestarse

en la naturaleza de distintas formas, capaces, a su vez, de transformarse en otro tipo de energía. Algunas de las formas más simples de energía aparecen recogidas en el siguiente cuadro:

FORMAS DE ENERGÍA DESCRIPCIÓN

Energía potencial Asociada a la posición(altura) de un cuerpo situado por encima del suelo

Energía cinética Asociada al movimiento de los cuerpos

Energía mecánica Resultado de sumar las energías cinética y potencial

Energía sonora Asociada a la energía de las ondas sonoras

Energía eléctrica Asociada sal movimiento de los electrones de los átomos

Energía nuclear Asociada al interior del núcleo atómico

Energía luminosa Asociada a la luz

Energía térmica o calorífica

Asociada al movimiento de las moléculas

Energía química Debida a la composición o descomposición de las sustancias. Un caso particular es la energía metabólica, generada en los organismos vivos en las transformaciones químicas que se producen, por ejemplo, durante la digestión y la respiración

Energía interna Asociada a las formas de energía existentes en el interior de un cuerpo. La energía térmica se puede incluir dentro de esta energía, así como la energía entre los enlaces entre átomos, etc.

Energía electromagnética

Debida a la acción de losa campos magnéticos producidos por la corriente eléctrica.

Principio de conservación de la energía: La energía puede transformarse, pero nunca perderse ni destruirse.

En el Sistema. Internacional el trabajo y la energía se miden en julios (J), pero, dependiendo de la forma de energía, también se utilizan otras unidades:

FORMAS DE ENERGÍA Unidades

Energía eléctrica Kilovatio· hora (kW ·h)

Energía calorífica Caloría (cal)

Energía nuclear Electrónvoltio (eV)

Recuerda que la capacidad de un cuerpo para liberar energía rápidamente, mediante el cálculo de la cantidad de trabajo realizado por unidad de tiempo, recibe el nombre de POTENCIA ( E = P· t ), y su unidad en el S.I. es el vatio (W).

2.-Fuentes de energía

Fuentes de energía más utilizadas en los países en

vía de desarrollo

Fuentes de energía utilizados en los países

industrializados

Fuentes de energía

alternativas

Energía mecánica procedente de los seres

humanos o de algunos animales

Agua Eólica(procedente del viento)

Energía mecánica procedente de animales

Petroleo Solar(proveniente del sol)

Agua Gas natural Biomasa(procedente de la combustión de materia orgánica)

Madera Madera Geotérmica(procedente del calor de las capas internas de la

tierra)

Carbón Carbón Mareomotriz(Originada por las mareas)

Para utilizar cualquier forma de energía, tendremos que hallar un fenómeno natural o crear un sistema artificial que reúna estas tres cualidades:

●tiene que ser capaz de almacenar energía.

●esa energía ha de poder experimentar una transformación produciendo un trabajo

●es necesario conocer la tecnología adecuada para poder utilizarla. Esto es, deberemos hallar una fuente de energía

Clasificación de las fuentes de energía.Según el criterio que adoptemos , podemos clasificar las fuentes de energía de

varias formas:•Atendiendo a su disponibilidad en la naturaleza y a su capacidad de regeneraciónRenovables: fuentes de energía abundantes en la naturaleza e inagotables.No renovables: pueden ser o no ser abundantes en la naturaleza ,pero se agotan

al utilizarlas y no se renuevan a corto plazo, dado que necesitan millones de años para volver a formarse. So las más usadas en la actualidad.

•Atendiendo a la necesidad de transformarlas o no para su usoPrimarias: se obtienen directamente de la naturaleza.Secundarias: son el resultado de la transformación de las fuentes primarias.•Atendiendo a su uso en cada paísConvencionales:se trata de las energías más usadas en los países

industrializados, responsables, en gran parte, del desarrollo tecnológico, y elemento importante de la economía de estos países. Es convencional, por ejemplo, la energía procedente de los combustibles fósiles.

No convencionales:son fuentes alternativas de energía que están empezando su desarrollo tecnológico; por tanto, todavía no inciden mucho en la economía de los países. Pertenecen a este grupo la energía solar y la eólica.

•Atendiendo al impacto ambientalLimpias o no contaminantes: son fuentes cuya obtención produce un impacto

ambiental mínimo; además, no generan subproductos tóxicos o contaminantes.Contaminantes: se trata de fuentes que producen efectos negativos en el medio

ambiente, algunas, por su forma de obtención (minas,construcciones,talas); otras, en el momento de su uso (combustible en general). Algunas producen subproductos altamente contaminantes, como los residuos nucleares.

3.-Energía eléctricaLa energía eléctrica tiene una serie de características:●Puede transformarse con mucha facilidad en otros tipos de energía. Esto hace

que sea la forma de energía elegida para abastecer las viviendas y fábricas, junto con el suministro de gas en algunos casos.

●Puede transportarse a grandes distancias de una manera casi instantánea, mediante tendidos eléctricos. Sin embargo, en este caso es necesario implantar las infraestructuras(torres, cables, etc), con el consiguiente impacto medioambiental.

●No puede almacenarse, al contrario que otros tipos de energía, como la energía química almacenada en un combustible. Por ello debe distribuirse para ser consumida en el mismo tiempo en que se produce.

●Es una energía poco contaminante en el momento de su consumo. Sin embargo, si que contaminan los procesos llevados a cabo durante su producción y distribución.

Producción de energía eléctricaEl problema de la generación de energía eléctrica se soluciona con la aparición

de instalaciones capaces de producir energía eléctrica a gran escala: las centrales eléctricas

Funcionamiento de una central eléctrica: Una central eléctrica utiliza principalmente la energía mecánica que produce una fuente de energía, por ejemplo, la caída del agua, para transformarla, en una máquina denominada generador ,en energía eléctrica de consumo.

Los generadores están formados por dos piezas:

●El estátor : pieza fija compuesta de un núcleo metálico en cuyo interior existen unos hilos de cobre.

●El rotor : pieza móvil que gira alrededor de un eje. Contiene unos circuitos que, al aplicarles una corriente eléctrica, se transforman en electroimanes *.

Cuando, por efecto de la energía mecánica, el rotor gira, se induce una corriente eléctrica en el estátor llamada fuerza electromotriz..Esta proporciona la energía eléctrica apta para su distribución y consumo.

Electroiman :barra de hierro dulce imantada artificialmente por la acción de una corriente eléctrica.

Existen diversos tipos de centrales eléctricas, que vienen determinadas por la fuente de energía que utilizan para mover el rotor. Veamos algunas de ellas:

CENTRALES HIDRÁULICAS O HIDROELÉCTRICAS

CENTRAL TÉRMICA DE COMBUSTIBLE FÓSIL

CENTRAL TÉRMICA NUCLEAR

CENTRAL TÉRMICA SOLAR

Vemos en el dibujo la estructura que tiene la gondola

CENTRAL EÓLICA

Citar solamente otro tipo de centrales eléctricas:centrales mareomotriz, centrales geotérmicas, centrales de biomasa(compuestos orgánicos producidos por procesos naturales).

CENTRAL SOLAR FOTOVOLTAICA

Transporte y distribución de la energía eléctrica

Para poder aprovechar la energía eléctrica producida en las centrales eléctricas en hogares, oficinas, etc., se siguen las siguientes etapas con la energía eléctrica producida:

1. Las centrales eléctricas producen una corriente con una tensión de 10-20 kilovoltios (kV).

2. Al salir de las centrales eléctricas, se eleva la tensión de la corriente hasta 110-480 kV(alta tensión) para minimizar las pérdidas de energía durante el transporte.

3. Después, en estaciones transformadoras, se varia de nuevo el voltaje hasta 220 o 380 V, un valor aprovechable en nuestras viviendas, oficinas, industrias, etc.

Transformadores

Como hemos podido ver,el transporte de la corriente eléctrica implica una serie de transformaciones en la tensión de la misma. Esta variación de tensión se consigue con los transformadores.

Este está formado por una bobina(primario) , enrollada en un núcleo de hierro en forma de anillo cerrado,por la que circula la corriente alterna que produce un campo magnético variable que genera corrientes inducidas en otras bobinas enrolladas en el mismo núcleo(secundario) .

La relación entre las magnitudes eléctricas vienen dadas por:

Vs/Vp = Ns/Np

Ip● Vp = Is● Vs

donde Vs e Is y Vp e Ip son las tensiones e intensidades del circuito secundario y el primario respectivamente.

Ns y Np son el número de espiras del circuito secundario y primario respectivamente.

Impacto ambiental: En todo diseño de un proyecto técnico es obligatorio efectuar una evaluación del impacto ambiental, es decir, un estudio de los cambios que se producirían en el medio natural como consecuencia de su realización. Este estudio se valora, junto con otro sobre las repercusiones económicas y sociales del proyecto sobre la zona, y se decide si se va ejecutar el plan.

A continuación, te mostramos en un cuadro, a modo de estudio comparativo, las características principales de cada tipo de central, y el impacto que producen en el medio.

TIPO DE CENTRAL

IMPACTO AMBIENTAL

TIPO DE ENERGÍA

CONSUMIDA

INCONVENIENTES Y RIESGOS VENTAJAS

Hidroelectrica

Alteración grave del medio natural debido a construcciones, desvíos de aguas, inundaciones de tierra.

Renovable

Riesgos de catástrofe por rotura de presas y desbordamiento.

Peligro de desaparición de la flora y fauna autóctonas.

Gran potencia y rendimiento

Térmica

Contaminación atmos férica causada por la emisión de gases procedentes de la combustión.

Contaminación del agua originada por el uso de esta como refrigeran te

No renovable

Enfermedades respiratorias.

Alto nivel de ruido.

Efecto invernadero.

Impacto negativo en el ecosistema

Gran potencia y rendimiento

Nuclear

Peligro de contaminación por radiación. Residuos no reciclables.

No renovablePeligro de catástrofe nuclear.

Residuos radioactivosGran potencia y rendimiento

EólicaImpacto visual y sonoro. No contaminante.

Renovable

Bajos rendimientos.

Discontinua y aleatoria.

Riesgos de accidente en caso de fuertes vientos.

Reduce la dependencia de otros combustibles

Limpia y posibilidad de autoconsumo

Solar

Repercusión en los ecosistemas como consecuencia de la necesidad de ocupar grandes extensiones.

No contaminantes.

renovable

Bajos rendimientos.

Discontinua y aleatoria.

Altos costes.

Riesgos de quemaduras y ceguera

Reduce la dependencia de otros combustibles

Oceánica

Alteración del medio debido a las construcciones que requiere

renovable

Bajos rendimientos.

Altos costes.Reduce la dependencia de otros combustibles.

TIPO DE CENTRAL

IMPACTO AMBIENTAL

TIPO DE ENERGÍA

CONSUMIDA

INCONVENIENTES Y RIESGOS

VENTAJAS

Biomasa Beneficiosa si se usa correctamente.

renovable Problema:explotación excesiva de recursos naturales

Reduce la dependenncia de otros combus tibles .Reutilización de residuos foresta les y domésticos