TEMA 3: ENERGÍA

TEMA 3: ENERGÍA
-Las formas de la energía:
Energía mecánica.
-Energía cinética.
-Energía potencial:(gravitatoria y elástica).
Energía eléctrica.
Energía térmica.
Energía luminosa.
Energía nuclear.
Energía química.
-Las transformaciones de la energía: todas las formas de energía se pueden transformar
las unas en las otras.
Cuando arde la madero, la energía química almacenada se transforma en energía
térmica y luminosa.
Cuando giran las aspas de un aerogenerador, la energía mecánica se transforma en la
energía de la corriente eléctrica.
Cuando se utiliza, la energía no se gasta, solo se transforma.
-Energía almacenada: algunos cuerpos, debido a su posición o a otras características,
tienen energía almacenada.
Los combustibles, las pilas y las baterías contienen energía almacenada.
La energía se puede almacenar en algunos dispositivos, como los muertos, las gomas y
los arcos.
Cuando se usa, la energía almacenada se convierte en otro tipo de energía.
-Fuentes de energía: una fuentes de energía es todo material o todo fenómeno a partir
del que podemos obtener energía hacer trabajos.
Las fuentes de energía no renovables son aquella de las que solo tenemos una cantidad
limitada que no se puede reponer. Se agotan a medida que se utilizan.
Las fuentes de energía renovables son aquellas de las que podemos disponer sin temor a
que se agoten.
-Petróleo: el petróleo bruto es un líquido oscuro y viscoso que contiene centenares de
compuestos diferentes, en su mayoría hidrocarburos.
Una vez extraído de los pozos, el petróleo se somete a un proceso de refinado, que
consiste en separar y transformar sus combustibles.
En las refinerías se separan del petróleo distintos componentes como gasolina, gasoil y
fueloil, que son usados como combustible.
Además de utilizarse como combustible, el petróleo es una importante materia prima,
esencial para la obtención de plásticos.
Aunque resulta difícil de calcular, se estima que hay reservas para un tiempo
comprendido entre varias decenas y unos 100 años.
-Carbón: El carbón es una roca formada por el elemento químico carbono mezclado con
otras sustancias. Es el combustible fósil más abundante en el mundo y una de las
principales fuentes de energía.
- Gas natural: El gas natural es una mezcla de hidrocarburo, que puede encontrarse
asociado a un yacimiento petrolífero o formando una bolsa independiente.
El poder calorífico del gas natural es mayor que el de muchos de los derivados del
petróleo y su combustión apenas desprende humos. El gas natural es el más adecuado
para el consumo doméstico.
El gas natural se distribuye mediante gaseoductos, que van desde los yacimientos hasta
los puntos de consumo.
- Minerales radiactivos: Los núcleos de ciertos átomos, como los átomos de uranio o los
de radio tienen la propiedad de romperse espontáneamente. Esta propiedad se denomina
radiactividad natural y los minerales que contienen estos átomos se llaman minerales
radiactivos.
A diferencia de los combustibles fósiles, la energía que se obtiene de los minerales de
radiactivos no depende de una combustión. El proceso por el que se obtiene dicha
energía se denomina fisión nuclear.
El combustible más utilizado en las centrales de energía nuclear es el uranio.
Una tonelada de uranio proporciona la misma energía que un millón de toneladas de
carbón. Los derechos que se producen al “quemar” el uranio son mucho más radiactivos
que el uranio mismo y se necesitan miles de años para que cese su actividad.
-Energía hidráulica: el movimiento del agua, en aquellos puntos del terreno que tienen
suficiente desnivel, puede aprovecharse para obtener energía. Para ello, se construyen
grandes prensas que embalsan ingentes cantidades de agua, que baja a través de unas
compuestas hasta llegar a unas turbinas hidráulicas conectadas a generadores eléctricos.
La energía hidráulica es la fuente de energía renovable mas utilizadas en este momento.
Entre les ventajas de la utilización de la energía hidráulica no contamina, su
mantenimiento es mínimo y que el agua se puede aprovechar para otros usos.
El inconveniente principal radica en que modifica drásticamente la cuenca fluvial con
una serie de consecuencias negativas: dificulta la migración de los peces, reduce los
nutrientes río abajo, inunda terrenos útiles e introduce cambios en los ecosistemas.
-Energía eólica: Desde hace siglos se utiliza la fuerza del viento para hacer girar unas
aspas que a su vez mueve una maquina que produce un trabajo útil. Actualmente
existen aparatos llamados aerogeneradores. La electricidad producida se envía a
acumuladores.
La eólica es una fuente de energía inagotable. Los aerogeneradores no conminan ni el
suelo ni el agua ni el aire y no destruyen la capa de ozono; tienen sus inconvenientes:
producen ruidos y una importante modificación del paisaje, son peligrosos para las aves
migratorias.
-Energía solar: el Sol es la principal fuente natural de energía. De toda la radiación
solar, solo una parte mínima llega a la Tierra.
Aprovechamiento directo del calor del Sol por medio de colectores solares.
Las células fotovoltaicas están con un material semiconductor que transforma la luz
solar en corriente eléctrica.
Las centrales solares son grandes instalaciones con espejos especiales que concentran
los rayos solares.
-Biomasa: llamamos biomasa a las partes y restos de animales y plantas que pueden
emplearse para obtener energía.
La biomasa puede ser usada directamente como combustible.
-Las máquinas y la energía: todas las máquinas necesitan energía para funcionar.
Para cumplir su función, las máquinas transforman la energía que reciben en otras
formas de energía diferente.
Normalmente, el funcionamiento de las máquinas produce más de una transformación
de energía.
-El trabajo: para levantar una carga del suelo, desplaza un cuerpo empujándolo o tirando
de él, se necesita realizar un trabajo.
El trabajo es otra forma de energía.
Las máquinas son utensilios o dispositivos que transforman cualquier tipo de energía en
trabajo.
El trabajo se mide en julios (J). Un julio es la energía que se necesita para elevar en
vertical un cuerpo de 100 gramos hasta una altura de un metro.
-El trabajo y el esfuerzo: no debemos confundir el trabajo. Hacemos trabajo cuando
aplicamos una fuerza y esta fuerza produce una transformación.
-La potencia: la potencia de una máquina es la cantidad de trabajo que la máquina es
capaz de hacer en un tiempo determinado:
Trabajo
Potencia =
Tiempo
Cuanto más potente sea una máquina tanto más rápidamente hará el trabajo.
La cantidad de energía que se necesita para hacer un trabajo es siempre la misma, pero
el esfuerzo y el tiempo que se emplean para hacerlo pueden se diferentes.
La potencia se mide en watios (W). Un watio equivale a un julio por segundo.
-Rendimiento: no toda la energía que entra en una máquina se emplea para hacer trabajo
sino que, por el contrario, una parte de esta energía no se aprovecha y se pierde,
generalmente en forma de calor.
Cuando una máquina aprovecha gran porte de la energía que se le suministra en realidad
trabajo útil, se dice que tiene rendimiento elevado.
Muchas de estas pérdidas se deben al razonamiento o fricción entre los componentes
mecánicos de la máquina.
El rendimiento se define como la relación que existe entre el trabajo útil que se obtiene
y la energía que se suministra para obtenerlo:
Trabajo útil
Rendimiento =
Energía suministrada
-Motores: los motores son dispositivos que transforman cualquier tipo de energía en
energía mecánica.
Los motores eléctricos son los que se utilizan en la mayoría de los electrodomésticos,
etc. Todos ellos necesitan energía eléctrica; esta energía puede provenir de la red
eléctrica o de pilas o baterías y es transformada en energía mecánica.
Los motores de combustión son los que se emplean en la mayoría de los automóviles,
etc. Para funcionar utilizan la energía que se desprende al quemar o explosionar un
combustible. Suelen ser de gran tamaño y más complejos que los motores eléctricos.
-Motores de resorte: son los que aprovechan, para su funcionamiento, la elasticidad de
algunos materiales.
La energía que acumulan los materiales cuando se deforman recibe el nombre de
energía potencial elástica.
-Ruedas hidráulicas: la ruedo hidráulica es un motor que funciona convirtiendo la
energía del agua que circula en el movimiento de rotación de un eje.
Desde la Edad Media, viene utilizándose para mover mecanismos capaces de moler
grano, etc.
-La turbina hidráulica: las turbinas hidráulicas se basan en el aprovechamiento de la
energía del agua en movimiento, pero están diseñadas para funcionar totalmente
sumergidas en el agua.
Estas turbinas son las empleadas en las centrales hidráulicas.
Una turbina consta de tres elementos:
Canal de admisión: conducto por donde penetra el agua.
Distribuidor: paredes perfiladas que permiten encauzar el agua hacia el elemento móvil.
Rodete: dispositivo portador de los álabes, perfilados para que el agua que absorban la
energía cinética del agua.
-El molino de viento: del mismo modo que se aprovecha la energía de las corrientes de
agua, se puede aprovechar la energía del viento.
Los molinos de viento, llamados así porque originalmente se emplearon para moler
grano, están dotados de unas aspas colocadas de tal manera que al incidir el viento sobre
ellas, comienzan a girar junto con el eje al que están fijas. La mayoría de los molinos
son orientales, se pueden colocar de forma que aprovechen más el viento.
-Las máquinas hidráulicas: las máquinas hidráulicas son capaces de multiplicar una
fuerza. Cuando presionamos un fluido, esa presión se transmite con la misma intensidad
y de forma instantánea a todos los puntos del fluido.
Todas las máquinas hidráulicas (líquidos) y neumáticas (gases), aunque tengan más
cilindros o distintas formas de generar la presión en los fluidos, se basan en ese
principio.
-Bombas: las bombas son máquinas para impulsar los fluidos.
Existen muchos tipos de bombas pero la mayoría forman parte de alguno de los
siguientes grupos:
Bombas de pistón. El cuerpo de la bomba es un cilindro con un orificio de entrada y
otro de salida, en su interior hay un pistón que al subir y bajar va bombeando líquido.
Bombas centrífugas. Su cuerpo es más o menos cilíndrico con un orificio de entrada en
el centro de la base y otro de salida en la pared lateral.
Bombas rotativas. En su interior hay dos rotores que pueden tener distintas formas y que
engranan el uso en el otro.
-Aire comprimido: el aire, al ser un fluido, transmite la presión de forma parecida a
como lo hacen el agua y el aceite. La diferencia principal es que el aire se puede
comprimir.
Se puede aprovechar la fuerza del aire al descomprimirse para realizan un trabajo útil.
Las máquinas que aprovechan la fuerza del aire comprimido se llaman máquinas
neumáticas. Las aplicaciones son numerosísimas.
-Compresores: los compresores son los encargados de aumentar la presión del aire
encerrado en un circuito.
-Los motores térmicos obtienen la energía que necesita a partir del calor que se
desprende en una combustión. Dicho calor es absorbido por un fluido que, al
expandirse, pone en movimiento distintas piezas de la máquina.
Los motores de combustión externa utiliza el calor desprendido durante la combustión
para generar vapor.
Los motores de combustión interna aprovechan la expansión de los gases que se
generan durante una explosión violenta realizada en su interior.
-El motor de cuatro tiempos: es un motor de combustión internas que produce un
movimiento alternativo. Es uno de los motores más utilizado en la automoción. Está
dotada de uno o más cilindros, dentro de cada cilindro hay un pistón que se mueve
impulsado por la explosión del combustible dentro de cilindro. El pistón está unido a
una biela que trasmite el movimiento a un cigüeñal, convirtiendo el vaivén del pistón en
movimientos rotativos.
-La turbina de gas: es un motor térmica rotativo de combustión interna.
Está constituida por cuatro secciones principales: compresor; absorbe el aire, lo
comprime y lo impulso hacia la cámara de combustión, cámara de combustión; se
mezclan el aire y el combustible, arden produciendo un chorro de gases calientes que
salen hacia la turbina haciéndola rotar.
-Reactores: también se llaman motores a reacción, son un tipo de especial de turbinas de
vapor que se emplean en aviones y cohete. En ellos la propulsión no se considera
gracias a la ley de la acción y la reacción.