ÍNDICE
1.- INTRODUCCIÓN. CONCEPTO DE ENERGÍA
2.- CLASIFICACIÓN DE LA ENERGÍA
2.1.- FORMAS DE ENERGÍA
2.1.1.- ENERGÍA MECÁNICA
2.1.2.- ENERGÍA QUÍMICA
2.1.3.- ENERGÍA TÉRMICA
2.1.4.- ENERGÍA ELÉCTRICA
2.1.5.- ENERGÍA RADIANTE O ELECTROMAGNÉTICA
2.1.6.- ENERGÍA NUCLEAR.
2.2.- FUENTES DE ENERGÍA
2.2.1.- RENOVABLES
2.2.2.- NO RENOVABLES
3.- RECURSOS ENERGÉTICOS.
3.1.- NO RENOVABLES
3.1.1.-
RECURSOS FÓSILES
(CARBÓN, PETRÓLEO,
GAS NATURAL)
3.1.2.- ENERGÍA NUCLEAR
3.2.- ENERGÍAS
RENOVABLES
3.2.1.- HIDRAÚLICA
3.2.2.- SOLAR
3.2.3.- EÓLICA
3.2.4.- GEOTÉRMICA
3.2.5.- BIOMASA
3.2.6.- MAREOMOTRIZ
3.2.7.- DE LAS OLAS
4.- TRANSFORMACIÓN DE LAS DIFERENTES FORMAS DE ENERGÍA
4.1.- INTRODUCCIÓN
4.2.- TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
4.3.- TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA TÉRMICA
4.4.- TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA QUÍMICA
4.5.- TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA
4.6.- TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA NUCLEAR
4.7.- TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA RADIANTE
5.- PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
5.1.- GENERADORES QUÍMICOS
5.2.- CENTRALES EÓLICAS
5.3.- CENTRALES GEOTÉRMICAS
5.4.- CENTRALES HELIOTÉRMICAS
5.5.- CENTRALES HIDRAÚLICAS
5.6.- CENTRALES NUCLEARES. FISIÓN
5.7.- CENTRALES TÉRMICAS
5.8.- CENTRALES SOLARES FOTOVOLTAICAS
5.9.- MOTORES ELÉCTRICOS
5.10.- MOTORES DE COMBUSTIÓN
7.- CONCLUSIÓN
8.- EJERCICIOS
1. INTRODUCCIÓN. CONCEPTO DE ENERGÍA.
El uso de la energía comenzó poco a poco en la
historia de la humanidad. El ser humano necesitaba energía para realizar
cualquier actividad.
La energía es imprescindible para la vida y está
estrechamente relacionada con el avance. El crecimiento económico de una
sociedad está ligado al incremento de la producción industrial asociado así
mismo a aumentos de consumo de energía.
Definir qué es la energía es difícil, es más fácil
decir lo que hace la energía que es originar cambios, es la capacidad de un sistema
para proporcionar trabajo por medios mecánicos o calor por medios no mecánicos. La energía comúnmente
viene definida como la capacidad de los cuerpos para producir trabajo.
La unidad de
energía en el sistema internacional es
el Julio (J) que es el
trabajo que hay que realizar
con una fuerza de un Newton para recorrer un metro en la misma dirección que se
aplica la fuerza.
Hace un par de siglos las principales fuentes de
energía eran la fuerza de los animales, la de los hombres y el calor obtenido al quemar la madera. El
ingenio humano desarrolló algunas máquinas con las que aprovechaba la fuerza
hidráulica o la fuerza del viento, pero la gran revolución vino con la máquina
de vapor.
En el momento actual el consumo de energía está presente en nuestras actividades diarias, tenemos un consumo muy elevado y gran parte de las energías que utilizamos no son renovables y casi siempre se necesita transformarlas para su utilización. Estas transformaciones de la energía a otras formas más adecuadas para su utilización se realizan por medio de “máquinas”.
Pero el impacto ambiental que la producción y transformación de energía supone hace necesario la utilización de energías “limpias”. Las energías alternativas y el ahorro energético han de permitir abandonar progresivamente procesos con un alto riesgo medioambiental.
2.- CLASIFICACIÓN DE LA ENERGÍA.
2.1.- FORMAS DE ENERGÍA.
La energía de un sistema
está ligada a su estructura y a sus propiedades. Las principales formas de energía son las
siguientes:
2.1.1.- ENERGÍA MECÁNICA.
Es la energía asociada
a la posición y al movimiento de las partículas. Puede ser de dos formas:
A)
Energía cinética.
Es la energía que poseen las moléculas de un cuerpo debido a su propio movimiento.
Es la energía asociada
a la velocidad. Es una magnitud escalar
positiva.
Ec = ½ · m · v2
B)
Energía potencial.
Es la energía que posee un cuerpo debido
a la posición que ocupa
dentro de un campo
vectorial. En el campo gravitatorio se denomina energía potencial gravitatoria.
Ep = m · g · h
La energía mecánica
total de un cuerpo es la suma de sus energías cinética
y potencial.
Em = Ec + Ep
2.1.2.- ENERGÍA QÚÍMICA.
Es la energía que se absorbe o desprende cuando tiene
lugar una reacción química, ya que en toda reacción química además de la
conversión de sustancias se produce una transferencia de energía.
2.1.3.- ENERGÍA CALORÍFICA.
Es la energía asociada al movimiento de los átomos o moléculas de la materia, es la energía producida por los efectos del
calor en los cuerpos.
El calor se puede intercambiar de un cuerpo a otro de tres formas:
ü Conducción.- La transferencia se produce por simple contacto.
ü Convección.- Un cuerpo al calentarse disminuye su densidad y asciende quedando el fluido frío en la parte baja. Esta circunstancia se llama corriente de convección.
ü Radiación.- La transferencia es debida a la radiación en forma de ondas electromagnéticas que desarrollan los cuerpos en su superficie.
2.1.4.- ENERGÍA ELÉCTRICA.
Es la energía que proporciona la corriente eléctrica, es decir, el paso de electrones a través de un
conductor eléctrico. Su aparición fue clave en el desarrollo de las industrias.
Ventajas: Es fácil de transportar y de transformar en otras fuentes
de energía.
Inconvenientes: No puede almacenarse.
2.1.5.- ENERGÍA RADIANTE.
Es la energía asociada a la propagación de la radiación
electromagnética mediante
ondas. El sol es el principal proveedor.
2.1.6.-
ENERGÍA NUCLEAR.
Es la energía resultante de la interacción de partículas subatómicas con la formación
de núcleos más estables.
Se produce por reacciones de fusión o fisión, en las cuales
se transforma materia en energía mediante la siguiente igualdad
demostrada por Einstein:
E = m · c2
2.2.- FUENTES DE ENERGÍA.
Una fuente de energía
es todo aquello del cual podemos extraer energía, se clasifican
en:
2.2.1.- RENOVABLES.
Son aquellas cuyos recursos no se agotan con el
tiempo. Las más representativas son: solar, eólica, geotérmica, mareomotriz,
biomasa e hidráulica.
2.2.2.- NO RENOVABLES.
Sus recursos están limitados en la naturaleza, son
agotables. Las más representativas son: los combustibles fósiles (carbón,
petróleo y gas natural) y el uranio.
3.- RECURSOS ENERGÉTICOS.
3.1.- ENERGÍAS NO RENOVABLES.
3.1.1.-RECURSOS FÓSILES.
Los combustibles fósiles son aquellas materias
combustibles que tienen su origen común
en la materia orgánica de origen vegetal, que sometida a procesos físicos se
transforma física o químicamente para obtener carbón, petróleo y gas natural.
Llamamos combustible a aquellos materiales que combinados con oxígeno y en el
curso de la reacción química consiguiente desprenden calor susceptible de ser
utilizado para algún fin.
En la actualidad la mayoría
de la energía comercial utilizada
procede de los combustibles
fósiles.
El principal inconveniente es que producen problemas de contaminación e
incremento del efecto invernadero por las emisiones de dióxido de carbono y
demás gases. Además de que
llegará un día en que se agoten
por lo que hay que buscar
otras fuentes de energía sustitutorias que sean renovables y que
permitan un desarrollo sostenible.
A)
CARBÓN.
El carbón es un combustible sólido
de origen vegetal, es ligero y de color negro, tiene un alto poder calorífico y
su componente básico es el carbono.
Se forma por acumulación de restos vegetales en el
fondo de pantanos, lagunas o deltas
que en ausencia de oxígeno sufrieron un proceso de fermentación por acción de
las bacterias dando lugar a la formación de carbón, metano y dióxido de
carbono.
Según las presiones y temperaturas que los hayan
formado distinguimos distintos tipos de carbón: turba, lignito, hulla y
antracita. Cuanto más altas son las presiones y temperaturas se origina un
carbón más compacto y rico en carbono y con mayor poder calorífico. La turba es poco rica en carbono y muy mal
combustible. El lignito viene a continuación, sigue siendo mal combustible,
aunque se usa en algunas centrales térmicas. La hulla es mucho más rica en
carbono y tiene un alto poder calorífico por lo que es muy usada por ejemplo en
las plantas de producción de energía. La antracita es el mejor de los carbones,
muy poco contaminante y de alto poder calorífico.
Es el combustible
fósil más abundante en el mundo
pero también es el combustible más sucio, cuando se quema expulsa gran cantidad
de SO2 , principal
causante de la lluvia ácida, así como de otros gases nocivos para el medio
ambiente.
Su extracción se puede realizar a cielo abierto o
subterráneo. Las minas generan grandes escombreras que ocupan mucho terreno y
la contaminación del aire, aguas subterráneas
y superficiales.
Su principal uso es su combustión en las centrales
térmicas para producir
electricidad.
B)
PETRÓLEO.
El petróleo es un aceite mineral
de olor fuerte, color oscuro y baja densidad. Está compuesto por una mezcla de
hidrocarburos acompañados de azufre, oxígeno y nitrógeno.
Es un producto de origen orgánico formado por la
sedimentación y posterior transformación bacteriana. Se almacena en lugares de
roca porosa, alrededor de rocas impermeables bajo la superficie terrestre. Se
extrae mediante perforación y se transporta a
través de oleoductos o por grandes petroleros con el consiguiente riesgo
de accidentes.
Se extrae en forma de crudo que no tiene aplicación
directa, para su utilización se le tiene que realizar una destilación
fraccionada obteniendo distintos productos, como son la gasolina, gasoil,
fueloil y asfaltos. La composición de cada uno de ellos depende del yacimiento,
de la zona donde
se haya formado.
Se emplea principalmente como combustible para el transporte y como materia
prima en la industria
química.
Presenta un calor de combustión superior al de los minerales
sólidos.
C)
GAS NATURAL.
El gas natural es un combustible
gaseoso mezcla de hidrógeno, metano, butano, propano y otros gases, en su mayor
parte metano (tiene una proporción de metano mayor del 70%). Procede de la
fermentación de materia orgánica y se encuentra formando bolsas en el interior
de la tierra, generalmente asociado con el petróleo o el carbón. Su hallazgo y
extracción es similar al petróleo y su transporte se realiza principalmente
mediante gaseoductos, con el peligro asociado que conlleva, escape de metano
(causante del efecto invernadero).
Antes de emplearlo se tienen que eliminar las
impurezas obteniendo metano puro, su combustión es menos contaminante al estar
libre de azufre.
Se utiliza en la industria, centrales térmicas,
centrales de cogeneración y en las viviendas (calefacción, cocinas...). Su
comercialización y utilización generalizada ha sido bastante reciente.
3.1.2.-
ENERGÍA NUCLEAR.
Es la energía que se desprende de un átomo cuando se
produce en él una reacción nuclear. Esta reacción puede ser de fisión o de
fusión.
Las cantidades de energía que se obtienen superan con
mucho a las que pueden lograrse mediante procesos químicos.
De ser considerada como panacea de los problemas
energéticos en los años 50-60 ha pasado a ser considerada como el método más
peligroso e inadecuado debido a que se trabaja con un material altamente
radioactivo, la mayoría de países han dejado de construir nuevas centrales.
Emite muy pocos contaminantes a la atmósfera pero presenta graves problemas de
contaminación radiactiva principalmente en caso de accidentes, ya que sus
consecuencias son muy graves, además tiene el problema del almacenamiento a
largo plazo de los residuos radiactivos.
A) FISIÓN.
Reacción en la que se provoca la ruptura del núcleo de
un átomo mediante el impacto de un
neutrón liberando energía y neutrones más rápidos produciendo una reacción en
cadena. Se suelen utilizar átomos de uranio, torio o plutonio.
B)
FUSIÓN.
Es la unión de núcleos ligeros para dar origen a otro
más pesado y estable liberando energía. El aprovechamiento de esta energía está
en fase de desarrollo. No tiene residuos radiactivos. Muchas personas que
apoyan la energía nuclear ven en este proceso la solución al
problema de la energía, pues el combustible que requiere es el hidrógeno,
que es muy abundante y como hemos
dicho sin residuos radiactivos, pero su principal dificultad es que estas reacciones son muy difíciles de
controlar ya que se necesitan muy altas temperaturas y no hay reactores de este
tipo.
3.2. ENERGÍAS RENOVABLES
Son energías inagotables y más limpias por lo que hay
que crear una concienciación hacia la investigación y desarrollo de tecnologías
apropiadas para el aprovechamiento de estas energías.
3.2.1.- HIDRÁULICA.
La energía
hidráulica es la más utilizada. Consiste en aprovechar la energía
potencial del agua y transformarla en eléctrica. El aprovechamiento de esta
energía se realiza en los saltos de
agua de las presas. En España y en general en los países desarrollados el
porcentaje de explotación llega a más del 50%.
Inconvenientes: Es estacional,
depende de las precipitaciones, de los cauces de agua y sus desniveles.
Tiene un alto impacto ambiental. Su transporte es complicado.
Ventajas:
Tiene un bajo coste y mínimo
mantenimiento. Se puede aprovechar el agua para otros usos. Es una de las energías más limpias.
3.2.2.- SOLAR.
Es la energía que llega a la tierra en forma de
radiación electromagnética procedente del
sol. La energía que procede del sol es fuente directa o indirecta de casi toda
la energía que usamos. Los combustibles fósiles existen gracias a la
fotosíntesis que convirtió la radiación solar en las plantas y animales de las
que se formaron el carbón gas y petróleo. El ciclo de agua que nos permite
obtener energía hidroeléctrica es movido por la energía solar que evapora el
agua, forma nubes y las lleva tierra adentro donde caerá en forma de lluvia o
nieve. El viento también se forma cuando unas zonas de la atmósfera son
calentadas por el sol en mayor medida que otras...
Se puede aprovechar directamente mediante el
calentamiento de locales como viviendas
e invernaderos, calentamiento de agua o para la generación de electricidad
directamente en células fotovoltaicas por efecto fotoeléctrico.
Inconvenientes: No se puede
almacenar.
Es discontinua y aleatoria.
Se necesitan grandes superficies de captación.
Ventajas: Es inagotable y no contaminante.
3.2.3.- EÓLICA.
Es la energía producida por la acción del viento, fue la primera energía aprovechada por el hombre, mediante los molinos de
viento. En la actualidad sofisticados molinos de viento se usan para generar
electricidad.
Inconvenientes: Depende de la
intensidad del viento y de su continuidad, es muy variable.
Tiene altos costes de instalación. Produce impacto
visual y muerte
de aves.
Ventajas: Es inagotable y no contaminante.
Su captación es gratuita.
3.2.4.- GEOTÉRMICA.
Es la energía
en forma de calor almacenada en la tierra,
manantiales calientes geiseres y fumarolas.
Inconvenientes: Es de aplicación local, aplicable solo a pocos lugares.
No se transmite a larga distancia.
Se obtiene
vapor con humedad
con el riesgo de corrosión que ello conlleva.
Ventajas: No contaminante.
3.2.5.- BIOMASA.
Es la energía que se obtiene de materia orgánica
renovable de procedencia vegetal, animal o la resultante de transformaciones de
éstas (madera, plantas de crecimiento rápido, algas cultivadas, restos de
animales...). Debido a su alto contenido de residuos inutilizables su
transporte es caro.
Puede ser usada directamente como combustible. El
problema es que en muchos lugares se está quemando la madera y destruyendo los
bosques a un ritmo mayor que el que se reponen con el daño ambiental que ello
conlleva. También se puede usar para preparar combustibles líquidos como el
metanol o el etanol pero su rendimiento es bajo. Otra posibilidad es obtener
biogás acumulando residuos orgánicos, residuos de cosechas y otros materiales
que pueden descomponerse y fermentar por la acción de los microorganismos y la
mezcla de gases producidos se pueden almacenar o transportar para ser usados
como combustible.
El uso de la biomasa como combustible tiene la ventaja
de que los gases producidos en la combustión tienen mucho mejor proporción de
compuestos de azufre, causantes de la lluvia ácida. En la actualidad se están haciendo
numerosos experimentos con distintos tipos de
plantas para aprovechar de la mejor forma posible esta prometedora
fuente de energía.
3.2.6.- MAREOMOTRIZ.
Es la energía desarrollada por las aguas del mar
cuando están en movimiento. Solo es posible su aprovechamiento en aquellas
zonas donde el desnivel de las mareas sea comparable a una instalación
hidroeléctrica ya que aprovecha la diferencia de nivel entre mareas. Pocas
localidades reúnen los requisitos para la construcción de un sistema de este
tipo, además la construcción de la presa es cara y alterar el ritmo de las
mareas puede suponer impactos ambientales negativos en algunos de los más ricos
e importantes ecosistemas como son los estuarios y las marismas.
3.2.7.- ENERGÍA DE LAS OLAS.
Es la energía proporcionada por medio de las olas, su
conversión en energía aprovechable es difícil y costosa. Tiene bajo rendimiento
y se produce un impacto ecológico importante. Hay pocas instalaciones de este
tipo.
4.- TRANSFORMACIÓN DE LAS DIFERENTES FORMAS DE ENERGÍA.
4.1.- INTRODUCCIÓN.
Para la optimización de recursos y la adaptación a
nuestros usos, necesitamos transformar unas formas de energía en otras. Todas
ellas se pueden transformar en otra cumpliendo los siguientes principios
termodinámicos.
1.- “La
energía ni se crea ni se destruye solo se transforma”, de ese modo la cantidad de energía inicial es igual a la final.
DE = Q – W
2.- “La
energía se degrada continuamente hacia una forma de energía de menor calidad, energía térmica.” Dicho
de otro modo, ninguna transformación se realiza con un 100% de rendimiento, siempre se producen unas
pérdidas de energía térmica no recuperable.
El rendimiento de
un sistema energético es la
relación entre la energía obtenida y la que suministramos al sistema.
Las transformaciones que se pueden
dar entre las distintas formas de energía
son las que aparecen en el
siguiente esquema:
4.2.- TRANSFORMACION DE LA ENERGÍA
ELECTRICA.
Es la más versátil
para su posible
transformación y transporte. Se puede transformar en:
A)
Energía mecánica.- Esta transformación tiene lugar en los motores eléctricos, como por ejemplo en los
ventiladores.
B)
Energía térmica.- Se realiza por medio de resistencias eléctricas mediante el efecto Joule, como por ejemplo en planchas
y secadores.
C)
Energía radiante.- Tiene lugar por medio de tubos fluorescentes o bombillas incandescentes.
D)
Energía química.- Se realiza por medio de un proceso
de hidrólisis a través de acumuladores o baterías.
4.3.- TRANSFORMACION DE LA ENERGÍA TÉRMICA.
Está presente en la mayoría de los procesos energéticos. Se puede transformar en:
A) Energía mecánica.- Esta transformación tiene lugar mediante máquinas térmicas, como por ejemplo en las centrales térmicas en las que el vapor mueve las turbinas.
B) Energía eléctrica.- Un ejemplo de esta transformación son los convertidores termoeléctricos.
C) Energía radiante.- Todo cuerpo caliente
emite radiaciones ultravioletas.
D)
Energía química.-
Un ejemplo de esta transformación es la termólisis que consiste en que
por efecto del calor se produce la ruptura de las moléculas.
4.4.- TRANSFORMACION DE LA ENERGÍA QUÍMICA.
La energía química se encuentra presente en todos los
procesos de la vida. Se puede transformar en:
A)
Energía mecánica.- Un ejemplo
de esta transformación lo realizan los seres vivos que mediante la ingestión de
alimentos producen energía mecánica en sus movimientos.
B)
Energía eléctrica.- La energía
química acumulada en pilas galvánicas o baterías se transforma en eléctrica en
los aparatos que las utilizan.
C) Energía térmica.- Se obtiene por medio de reacciones exotérmicas que liberan calor, por ejemplo mediante la combustión de cualquier combustible, como por ejemplo el carbón. Es la transformación más frecuente.
D) Energía sonora y radiante.- Un ejemplo claro de esta transformación es la pólvora que al quemarse produce ruido y luz que se propagan mediante ondas.
4.5.- TRANSFORMACION DE LA ENERGÍA MECÁNICA.
Se puede transformar en:
A) Energía térmica.- El movimiento entre piezas produce fricción y la energía mecánica se convierte así en energía térmica.
B) Energía eléctrica.- Se consigue por medio de generadores como pueden ser alternadores en corriente alterna y dinamos en corriente continua.
4.6.- TRANSFORMACION DE LA ENERGÍA NUCLEAR.
La energía nuclear se transforma en energía
térmica a través de la fusión o la fisión de núcleos atómicos.
Esta es la única transformación que
se puede producir con la energía nuclear.
4.7.- TRANSFORMACION DE LA ENERGÍA RADIANTE.
La energía radiante más importante existente en la
tierra, debido a sus aplicaciones es la
procedente del sol. Se puede transformar en:
A)
Energía térmica.- Los rayos del sol al incidir
sobre los cuerpos
los calientan transformando
así la energía radiante del sol en calor.
B) Energía eléctrica.- La energía radiante de los rayos del sol se transforma directamente en energía eléctrica si ésta incide directamente sobre placas fotovoltaicas.
C) Energía química.- Un claro ejemplo de esta transformación es la fotosíntesis realizada por las plantas.
5.- PRODUCCIÓN DE ENERGÍA.
5.1.- GENERADORES QUÍMICOS.
Los generadores químicos son conocidos como baterías,
su elemento básico es la celda compuesta por los electrodos que son los elementos de
conexión exterior y el electrolito conductor iónico en el que están inmersos
los electrodos. En función de la posibilidad de carga se dividen en primarios que son los que admiten una sola carga y
los secundarios que admiten un numero
determinado de cargas.
5.2.- CENTRALES EÓLICAS.
Mediante las centrales eólicas transformamos la
potencia del viento en energía eléctrica.
Las máquinas utilizadas para producir electricidad son los aerogeneradores o
turbinas
eólicas que convierten la energía cinética
del viento en electricidad por medio de un generador.
Pueden ser de eje vertical
y de eje horizontal, las de eje horizontal son las más comunes y constan de:
- Aspas.- Parte que recibe directamente la energía del viento.
- Rotor.- Es el conjunto compuesto por el eje y las aspas.
- Transmisión.- Elemento que consigue mediante engranajes aumentan la velocidad de rotación.
- Generador.- Produce electricidad a partir del movimiento de rotación.
- Controles.- Mandos que controlan la estación desde una ubicación remota.
5.3.- CENTRALES GEOTÉRMICAS.
Para aprovechar las
fuentes geotérmicas que brotan
de forma natural como los
geiseres se instalan centrales geotérmicas. También podemos conseguir
esta fuente de energía mediante la
inyección de grandes cantidades de agua fría en determinadas zonas para
conseguir que brote agua a altas
temperaturas, esta agua también
es utilizada como fuente de
energía en estas centrales.
Estas centrales son muy poco rentables debido a su
fuente de energía. Las únicas instalaciones existentes en el mundo son las de
Larderello en Italia, es muy improbable que sea competitivo.
5.4.- CENTRALES HELIOTÉRMICAS.
Estas centrales utilizan
la energía térmica
que procede del sol. Su conversión en electricidad no es muy eficiente.
Se realiza por medio de paneles solares
que capturan y concentran la luz solar.
Únicamente existen centrales
experimentales.
5.5.- CENTRALES HIDRAÚLICAS.
5.6.- CENTRALES NUCLEARES, FISIÓN.
Una central nuclear tiene cuatro partes:
- El reactor en el que se produce la fisión
- El generador de vapor en el que el calor producido por la fisión se usa para hacer hervir agua
- La turbina que produce electricidad con la energía contenida en el vapor.
- El condensador en el cual se enfría el vapor, convirtiéndolo en agua líquida.
La obtención de energía tiene lugar en el reactor nuclear. En él tiene lugar el siguiente proceso:
El núcleo del átomo de uranio es bombardeado por neutrones, éste se divide en dos
núcleos más ligeros liberando energía y neutrones más rápidos. Estos
neutrones chocan con otros átomos de uranio y se separan y así sucesivamente
produciéndose una reacción en cadena.
Para controlar la velocidad de reacción se introduce
un moderador entre el combustible nuclear (uranio) que absorberá los neutrones
sin producir fisiones.
Para extraer el calor producido se utiliza un líquido
refrigerante. La energía calorífica producida es conducida a través de tuberías
hasta las calderas de vapor que mueven las turbinas
y producen electricidad.
Las reacciones de FUSIÓN
se encuentran en fase de investigación.
5.7.- CENTRALES TÉRMICAS.
Las centrales térmicas producen energía eléctrica a
partir de energía térmica obtenida principalmente de la combustión de
combustibles fósiles.
El principio de funcionamiento es el mismo con
independencia del combustible utilizado, la diferencia está en el tratamiento
del combustible antes de ser inyectado en la caldera.
El carbón ha de molerse y enviarse a la caldera
mediante chorros de aire precalentado. El fuel ha de ser precalentado.
En la caldera se produce
la combustión generándose
energía calorífica que convierte en vapor a alta temperatura el agua que
circula por una red de tubos. Este vapor de agua entra a presión en la turbina
y genera energía mecánica que mueve el alternador generando así energía eléctrica.
A la salida de las turbinas el vapor pasa al
condensador, y de éste a la torre de refrigeración donde se enfría y se
convierte otra vez en agua. Después de pasar por unos precalentadores, el agua
se envía de nuevo a la caldera para comenzar el ciclo.
5.8.- CENTRALES SOLARES
FOTOVOLTAICAS.
En este tipo de centrales la energía solar se
convierte directamente en energía eléctrica mediante paneles solares
fotovoltaicos compuesto por un material semiconductor por ejemplo silicio, que
al absorber fotones proporciona una corriente de electrones (corriente
eléctrica).
Su fabricación es muy cara pero la fuente de energía
es gratuita y genera además una energía muy limpia.
5.9.- MOTORES ELÉCTRICOS.
Los motores eléctricos son máquinas rotativas, pueden
ser de corriente continua y de corriente alterna.
Los motores al absorber energía
eléctrica producen energía
mecánica.
Los motores de corriente alterna pueden ser síncronos,
en los que la frecuencia está en consonancia con la velocidad consiguiendo
movimiento giratorio uniforme o asíncronos en los que el rotor gira a una
velocidad diferente.
5.10.- MOTORES DE COMBUSTIÓN.
Los motores de combustión son máquinas térmicas
que transforman la energía
calorífica de un combustible en energía mecánica. Pueden ser alternativos, rotativos y de chorro.
Las partes esenciales de este tipo de motores
son:
- Cilindro.- Receptáculo donde se mueve el pistón con movimiento rectilíneo alternativo.
- Culata.- Cierra la parte superior del cilindro.
- Cámara de combustión.- Espacio comprendido entre la culata y el pistón, en ella se quema la mezcla de aire y combustible.
6.- UNA ALTERNATIVA: EL HIDRÓGENO COMO COMBUSTIBLE.
Un problema de las energías renovables (solar,
eólica,...) es su variabilidad, para poder almacenar esta energía se ha
estudiado la utilización del hidrógeno.
El hidrógeno se puede quemar y recuperar la energía
almacenada en su producción emitiendo como residuo únicamente vapor de agua
como resultado de la combustión.
La producción se realiza mediante la hidrólisis del
agua, que mediante el paso de la corriente eléctrica produce la separación de
sus componentes. Sobre los estudios que se están realizando al respecto de
poder utilizar el hidrógeno como combustible podemos concluir diciendo que el hidrógeno es un
combustible muy prometedor.
6.- CONCLUSION
En este tema se ha tratado el tema de la energía,
tipos y transformaciones, hoy en día la
energía es un bien de consumo imprescindible, de ahí la importancia del tema.
Además más del 80% de la energía que se consume en el
mundo procede de la utilización de combustibles fósiles cuyas reservas son
limitadas y tienen un gran impacto ambiental.
Así mismo la producción de electricidad en centrales
nucleares también esta en entredicho por el riesgo medioambiental que conlleva.
De estas observaciones se deduce que es necesario el
desarrollo y utilización de fuentes de energía alternativas que permitan
abandonar procesos de producción de energía con un alto riesgo medioambiental.
No obstante, a pesar de la gran variedad de recursos energéticos existentes y
del desarrollo de energías limpias, la solución más importante en el momento
actual pasa por el ahorro energético, se despilfarra una cantidad muy grande de
energía que podríamos evitar
simplemente poniendo un poco de nuestra parte.
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