UD4. La Energía

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1. Tipos de energía
1.1. Energía y cambios
1.2. ¿Qué es la energía?
1.3. Clases de energía
1.4. Energía cinética
1.5. Energía potencial
1.6. Unidades de energía
2. Fuentes de energía
2.1. Fuentes de energía no renovables
2.2. El petróleo
2.3. El carbón
2.4. Fuentes de energía renovables
2.5. Energía solar
2.6. Energía eólica
2.7. Energía hidráulica
3. Consumo y ahorro de energía
3.1. Transformaciones de la energía
3.2. Principio de conservación de la energía
3.3. Consumo de energía
3.4. Rendimiento energético
3.5. Ahorro energético
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1. Tipos de energía
La energía es una palabra que en la actualidad utilizamos cotidianamente y que la relacionamos
con muchas de las actividades que día a día realizamos: trasladarnos de un lugar a otro en coche
o en autobús o en moto, ver la televisión, enchufar la calefacción, poner la lavadora, hacer la
comida, escuchar música, encender unas velas, poner en marcha un péndulo, enchufar un
ventilador.
Diferentes manifestaciones de la energía
La Ciencia ha contribuido a explicar lo que es la energía y junto con la Tecnología ha diseñado y
construido máquinas para hacer transformaciones haciendo uso de ella, y somos las mujeres y
los hombres los que hemos decidido cómo y cuándo utilizarlos. Deberemos entre todos valorar si
el uso que estamos haciendo de ellas es el adecuado o no. Vamos a comenzar a aprender el
conocimiento que la Ciencia ha construido sobre la energía.
Pensemos en las preguntas que nos podemos hacer sobre la energía:
¿Realmente qué es la energía?
¿Por qué se necesita energía?
¿Cuántas clases de energía hay?
¿Cómo se almacena la energía?
¿De dónde sacan la energía los seres vivos?
¿Cuáles son las energías renovables y cuáles las no renovables?
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1.1. Energía y cambios
Ya sabes lo que es un cuerpo material, y también sabes que éstos experimentan cambios. Si
echamos un vistazo a nuestro alrededor, vemos que la leche se calienta cuando la ponemos al
fuego, que el viento traslada los papeles que hay en la calle, que un cuerpo cambia de sitio
cuando se le golpea, que un coche se calienta cuando lleva un rato al sol, que la ropa se seca con
facilidad cerca de un foco caliente, que un papel se quema cuando le acercas una cerilla, que la
goma de un tirachinas se tensa al estirarla, que un muñequito salta de su caja por la acción del
muelle, ....
Cambios en cuerpos (Proyecto Teruel)
Como ves los cambios experimentados por los cuerpos pueden ser: de posición, de estado,
de temperatura, de estructura... Los cambios en los cuerpos son producidos por ellos mismos.
Pero, ¿todos los cuerpos pueden producirlos? Tú sabes que no. Algunos pueden hacer unos tipos
de cambios pero no todos, y otros no pueden hacer ninguno.
La Ciencia explica esta diferencia asignando una propiedad a los cuerpos materiales llamada
energía. Esta energía sólo la poseen aquellos que son capaces de realizar algún tipo de
transformación. Además a medida que va produciendo modificaciones va perdiendo su capacidad
para hacer más, va perdiendo energía.
Los cambios de temperatura, posición, estructura, ... tanto sean cambios físicos como
cambios químicos en los cuerpos se deben a algún tipo de energía.
Verdadero o falso
Señala los cuerpos que tengan energía. Ponles VERDADERO. Los que no tengan energía
por sí mismos ponles FALSO.
Verdadero
Falso
Un bolígrafo
Una madera
Un muelle comprimido
Un gorrión
Un cubo de plástico
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1.2. ¿Qué es la energía?
Tal vez no sepamos aún definir la energía pero conocemos mucho sobre ella. Sabemos que hay
muchos tipos energía, que estamos en una sociedad dependiente de la energía, que algunas
fuentes de energía tan importantes como el petróleo se están agotando, que se está investigando
en nuevos tipos de energía, que los intereses energéticos han provocado guerras, y que el ser
humano no puede vivir sin la energía.
Podemos ver la energía como algo muy cercano, un elemento de consumo cotidiano. Todo lo
que hacemos consume energía. O como algo muy, muy lejano, como elemento básico que rige el
funcionamiento del universo, la energía de las estrellas. Por lejana que esté sabemos que de la
energía de nuestra estrella, el Sol, depende la vida en nuestro planeta.
El Sol, visto por el telescopio Soft X-Ray de la NASA (dominio público)
Además la energía tiene aplicaciones positivas y negativas, el fuego desde que el ser humano
lo dominó nos sirve para calentarnos o para producir incendios, la energía nuclear sirve para
producir energía en las centrales nucleares o para destruir y matar con las bombas nucleares.
La materia se caracteriza por tener masa y volumen por lo que todos los cuerpos materiales tienen
esas dos propiedades, sin embargo hemos visto que no todos los cuerpos tienen energía, así
que ésta es una propiedad que sólo tienen algunos cuerpos, por lo que parece lógico pensar que
materia y energía son cosas diferentes.
La energía es lo que permite a los cuerpos experimentar cambios físicos y químicos.
Algunos cuerpos tienen energía y otros no. Está muy cerca, todo lo que hacemos
consume energía, y muy lejos, la energía de las estrellas. Y tiene aplicaciones positivas y
negativas.
Contesta
En nuestras casa consumimos energía eléctrica todos los días para muchas de las
actividades que realizamos. ¿De dónde sale esta energía?
1.3. Clases de energía
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Los cuerpos que tienen energía se caracterizan por su capacidad para producir cambios,
pero las causas por las que cada uno puede realizarlos son diversas.
Si miras a tu alrededor te encontrarás con multitud de objetos con energía: el viento, el agua, el
carbón, el sol, los imanes..., por lo que oímos muchas veces hablar de energías eólica, hidráulica,
química, solar, magnética, etc. Ahora bien, ¿son diferentes o podemos encontrar algo de común
en todas ellas?
Existen muchos cuerpos cuya energía es debida a que tienen movimiento. Ejemplos: el viento
debido a que el aire se mueve, el agua de un río debido a su desplazamiento, etc. A esta clase de
energía, asociada a la velocidad de los cuerpos, se la denomina energía cinética. Así que la
energía eólica sería una forma de energía cinética, la hidráulica, una forma de energía potencial, y
la solar una forma de energía radiante.
Según sea el proceso, las energías básicas se clasifican en:
Energía térmica. Se debe al movimiento de las partículas que constituyen la materia. La
transferencia de energía térmica de un cuerpo a otro debido a una diferencia de
temperatura se denomina calor.
Energía eléctrica. Se debe al movimiento de cargas eléctricas. Es la que permite que
tengamos luz, que funcionen los electrodomésticos y motores.
Energía radiante. Es la que poseen las ondas como la luz visible, las ondas de radio, los
rayos ultravioleta (UVA), los rayos X. Muchas de ellas provienen del Sol.
Energía química. Es la poseen las sustancias como los combustibles, las pilas y baterías,
los alimentos que tomamos.
Energía nuclear. Se debe a las reacciones nucleares en las que intervienen los núcleos de
ciertos átomos. Por ejemplo la energía de fisión del Uranio.
Energía cinética. Se debe al movimiento, desplazamiento de los objetos. Por ejemplo una
moto que se mueve a cierta velocidad.
Energía potencial. Es la energía de los cuerpos en función exclusivamente de su posición
o configuración. La energía potencial gravitatoria es la más común.
Relaciona
¿Qué tipo de energía tienen los siguientes cuerpos?. Seguro que en alguna de ellas hay
más de una, pero intenta que ninguna se quede sin pareja.
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Energía eléctrica
Un libro encima de una
mesa
Energía cinética
Un balón de fútbol
entrando en la portería
Energía nuclear
Agua hirviendo
Energía radiante
Una planta
Energía química
Un enchufe
Energía térmica
Una lámpara de rayos
UVA
Energía potencial
Un pedazo de Uranio
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1.4. Energía cinética
Hemos avanzado bastante en la comprensión de las diferentes causas por las que un cuerpo tiene
energía, pero quedan bastantes cosas por saber. ¿De qué dependerá que tenga más o menos
cantidad de energía?
Llamamos energía cinética a la energía que tienen los cuerpos en movimiento. Muchos
aparatos caseros tienen energía cinética: una calefacción con ventilador, la campana
extractora de humos, el secador de pelo, el lector de dvd, la aspiradora, la lavadora, el
lavavajillas...
Es lógico pensar que cuanto mayor sea su velocidad y su masa más energía cinética tendrá el
cuerpo. La energía cinética de un cuerpo viene dada por la fórmula:
Ec= œ m v2
Esta fórmula nos indica que la energía cinética aumenta proporcionalmente con el aumento de
masa y con el cuadrado de la velocidad.
¿Cómo influye la masa en la energía cinética? Sencillo; si la masa se duplica (se multiplica por
dos), la energía también se duplica. Es decir, que si queremos arrancar un camión vacío que pese
5.000 kg hace falta energía. Si el camión está cargado y pesa el doble, necesitaremos justo el
doble de energía para arrancar.
En cuanto a la velocidad, no es tan sencillo. Un choque a 40 km/h no es cuatro veces más
peligroso que uno a 10 km/h, sino dieciséis veces más: el efecto de la velocidad está elevado al
cuadrado.
¿Por qué son muy peligrosos los accidentes a alta velocidad?
Porque cuando se produce una colisión, toda la energía cinética del coche se transmite a la
estructura, deformando el vehículo. Pero según la fórmula que hemos visto, un golpe a 90 km/h no
es tres veces más peligroso que a 30 km/h sino nueve veces más; la energía cinética crece con el
cuadrado de la velocidad.
Elige la correcta
¿Cuál de estos objetos tendrá más energía cinética?
Un coche de 1.000 kg a 80 km/h
Una furgoneta de 2.000 kg a 40 km/h
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1.5. Energía potencial
Muchas veces asociamos energía con movimiento, pero hay otras situaciones en las que la energía
aparece ¿almacenada?, aunque todo esté quieto. Piensa en una maleta en lo alto de un armario, un
niño que se sube a lo alto de un tobogán o un saltador de trampolín que espera su turno a 10
metros de altura de la piscina.
Este tipo de energía almacenada se llama energía potencial gravitatoria. Es energía almacenada
porque la fuerza de la gravedad es capaz de liberarla, tal como sucede cuando el deportista salta a
la piscina, el niño se deja caer por el tobogán o la maleta se nos cae en la cabeza. El agua
embalsada en un pantano también posee energía potencial gravitatoria. Abriendo las compuertas se
puede liberar esa energía y transformarla en energía eléctrica gracias a unos generadores.
Tobogán (Aguapark)
Salto de agua (Pantano)
Muelles
Manifestaciones de la energía potencial (licencia Creative Commons)
También se puede almacenar energía con un objeto elástico: un muelle, una goma? Piensa en una
catapulta, en un tirachinas o en la pértiga de una saltadora. A esta energía le llamamos energía
potencial elástica. La responsable de esta energía es la fuerza elástica, la fuerza que hace que los
objetos elásticos recuperen su forma inicial.
Energía potencial es la energía que tienen los cuerpos por su posición, elevación o
estructura. Se aprovecha la energía potencial gravitatoria en un tobogán, un pantano, un
trampolín, y la energía potencial elástica en un tirachinas, una catapulta, un muelle o una
pértiga para saltar.
Elige las correctas
¿En qué situaciones se puede reconocer la existencia de energía potencial elástica? (elige
dos)
Una maceta en una ventana
Un niño en un tobogán
Un saltador en el trampolín
Un tirachinas
1.6. Unidades de energía
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Cuando queremos medir la energía debemos utilizamos diferentes unidades. Hay muchas
unidades que estando relacionadas con la energía no son exactamente unidades de energía.
Alguna vez habremos oído hablar de kilovatio, caloría, kilovatio-hora, caballo de vapor, megavatio,
julio, ...
¿Cuáles podemos considerar unidades de energía y cuáles no? En nuestro país está vigente, y es
de uso obligatorio, el Sistema Internacional de unidades (SI). La unidad de energía en el SI se
llama julio y su símbolo es J. Ya tenemos la primera y fundamental unidad de energía, el julio (J).
Esta unidad es tan pequeña que se suele utilizar su múltiplo kilojulio (kJ). Y lógicamente 1kJ=
1000 J.
Pero ¿en qué se mide la energía eléctrica que consumís en casa y por la que pagáis el llamado
"Recibo de la luz"? Si lo compruebas verás que es en kilovatio-hora. Cuando se trabaja con los
sistemas eléctricos, para representar la energía se acostumbra usar el kilovatio-hora (kWh),
unidad admitida por el SI cuando se trata de energía de origen eléctrico. Un kilovatio-hora se
corresponde con 3.600 kilojulios (3.600 kJ), 3,6 millones de julios.
En este recibo de electricidad de una casa cualquiera puedes observar el consumo energético en
dos meses (del 21 de julio al 19 de septiembre), que es de 240 kWh y que corresponde a 4 kWh
de consumo diario. 240 kWh/ 60 días = 4 kWh por día.
Existen otras unidades para medir la energía que pertenecen a otros sistemas, como la caloría y la
kilocaloría. La caloría, por su parte, es una unidad referida a la energía en forma de calor. La
caloría pequeña (cal) equivale a 4,18 julios (4,18 J). En dietética para indicar el valor energético
de los alimentos se emplea la caloría grande o kilocaloría (Cal o Kcal) que equivale a 1000
calorías.
Unidad
Símbolo
Julio
J
Kilojulio
kJ
1 kJ = 1000 J
Kilovatio-hora
kWh
1 kWh = 3.600 kJ = 3.600.000 J
Caloría pequeña
cal
1 cal = 4,18 J
Caloría grande
Equivalencias
Cal (Kcal) 1 Cal (Kcal) = 1000 cal = 4180 J
Ordena
Teniendo en cuenta las equivalencias de la tabla anterior, ordena de mayor a menor
energía:
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380.000.000 cal
25 kWh
80.000.000 J
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2. Fuentes de energía
¿Se acabará algún día la energía? La respuesta es sí y no. Hay algunas fuentes de energía que
se acabarán tarde o temprano y se llaman no renovables. Son los combustibles que extraemos del
subsuelo y que se han formado a lo largo de millones de años: el carbón, el petróleo y el gas (
combustibles fósiles). Al ritmo actual de consumo se calcula que existen reservas de petróleo
para unos 45 años, de carbón para 135 años y de gas para unos 60 años.
Otra fuente de energía no renovable es la energía nuclear de fisión. Utiliza como combustibles
metales con propiedades interesantes como el Uranio. El Uranio se extrae como cualquier otro
mineral y se emplea para generar energía eléctrica en las centrales nucleares. Pero las reservas
de Uranio tienen una duración de unos 70 años.
¿Recuerdas a Homer Simpson en la central nuclear?
Sin embargo, la energía eólica, que usa aerogeneradores para transformar la energía cinética del
viento en energía eléctrica, es una fuente de energía inagotable, es una fuente renovable.
También son fuentes renovables, sin fecha de caducidad (bueno pongamos unos 4.000 millones
de años) las mareas, la biomasa, el agua embalsada, el calor interno de la Tierra y, por supuesto,
El Sol.
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2.1. Fuentes de energía no renovables
En la actualidad todos los países dependemos del petróleo. Y en menor medida del gas natural y
el carbón. Si mañana se acabaran o se volviera escandalosamente caros, nuestro modo de vida
cambiaría mucho. Pero eso no está tan lejos.
Además tenemos el Uranio como otra fuente de energía; la energía nuclear de fisión. Las
principales fuentes de energía no renovables, o limitadas, son:
El petróleo. Es una mezcla heterogénea de centenares de sustancias llamadas
hidrocarburos. También es conocido comopetróleo crudo o simplemente crudo.
El carbón. Es una roca sedimentaria de color negro, muy rica en carbono. Se cree que la
mayor parte del carbón se formó hace unos 300 millones de años.
El gas natural. Es una mezcla de gases ligeros que se encuentra frecuentemente en
yacimientos de petróleo o en depósitos de carbón. Aunque su composición varía de un
yacimiento a otro, está compuesto principalmente por gas metano. Puede obtenerse
también con procesos de descomposición de restos orgánicos (basuras, pantanos,
depuradoras de aguas residuales, ...). Al gas así obtenido lo denominamos biogás.
El Uranio. Es un elemento químico que sirve de principal combustible para los reactores
nucleares que producen el 17% de la electricidad obtenida en el mundo.
Las fuentes de energía no renovables presentan algunas ventajas e inconvenientes:
Ventajas:
- Fáciles de extraer. Mediante minas de carbón, pozos petrolíferos. Aunque algunos como
el Uranio requieren un complicado proceso de "enriquecimiento".
- Gran disponibilidad y continuidad. Ya que se pueden almacenar con facilidad.
- Tienen mucha energía concentrada por lo que se pueden considerar baratas por su gran
rendimiento energético.
Inconvenientes:
- Producen la emisión de gases que contaminan la atmósfera. También los suelos y las
aguas como en el caso de la energía nuclear.
- Se puede producir un agotamiento de las reservas a corto o medio plazo.
- Son los causantes del efecto invernadero de la atmósfera y la lluvia ácida entre otros
problemas medioambientales.
Verdadero o falso
De las fuentes de energía no renovables podemos señalar como ventajas (las que no veas
como ventajas ponles Falso):
Verdadero
Falso
Respetuosas con el medio ambiente
Contribuyen al equilibrio territorial
Fáciles de extraer
Se pueden almacenar con facilidad.
2.3. El carbón
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¿Qué es el carbón? Es una roca sedimentaria de color negro, muy rica en carbono, utilizada
como combustible fósil. Se originó por la descomposición de vegetales terrestres, hojas, maderas,
cortezas, que se acumularon en zonas pantanosas o marinas, de poca profundidad. Los vegetales
muertos se fueron acumulando en el fondo y transformando por la acción de bacterias anaerobias.
Al final se produjo el proceso de carbonificación.
Tipos de carbón. Existen diferentes tipos de carbones minerales en función del mayor contenido
en carbono fijo, mayor poder calorífico, menor humedad natural y menor cantidad de materia
volátil:
Antracita. Es el mejor de los carbones, muy poco contaminante y de alto poder calórico.
Gran contenido en carbono, hasta un 95%. Es negro, brillante y muy duro.
Hulla. Es muy usada por su alto poder calorífico en las plantas de producción de energía.
Contiene entre un 65 y un 85% de carbono. Es dura y de color negro sin brillo.
Lignito. Se usa en algunas centrales térmicas aunque es mal combustible con un poder
calorífico relativamente bajo.
Turba. Es un carbón mineral en proceso de formación. Tiene mucha humedad, es pobre en
carbono y muy mal combustible.
Su extracción en las minas y su aprovechamiento en las centrales eléctricas puedes verlas en la
siguiente infografía:
Infografía del Carbón (Web Consumer)
¿Para qué se utiliza el carbón? El carbón suministra el 25% de la energía consumida en el
mundo, sólo por detrás del petróleo. Además de fuente de generación de energía eléctrica, se
emplea en la industria siderúrgica para fabricar acero y como combustible doméstico.
Relaciona
Los diferentes tipos de carbón con sus propiedades
En centrales térmicas
Antracita
Más alto poder
calorífico
Lignito
Más humedad
Turba
Color negro no brillante
Hulla
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2.4. Fuentes de energía renovables
Hay un conjunto de fuentes de energía que tienden a sustituir a las que actualmente son más
utilizadas, son las llamadas fuentes de energía alternativas. Son fuentes naturales virtualmente
inagotables, unas por la inmensa cantidad de energía que contienen, y otras porque son capaces
de regenerarse por medios naturales. Por eso se habla de energías renovables.
Las principales fuentes de energía renovables, verdes o limpias son:
El Sol (energía solar)
El viento (energía eólica)
El agua embalsada (energía hidráulica)
Las mareas (energía mareomotriz). En algunas zonas costeras hay un movimiento diario
de mareas bastante grande y se puede aprovechar esta energía para producir energía
eléctrica.
Biomasa (energía de biomasa). Es la materia orgánica producida por los seres vivos y que
se aprovecha como fuente de energía: desechos animales y vegetales, residuos vegetales,
cultivos de ciertas especies. De ellos se obtiene madera, paja, azúcares, grasas,
alcoholes...
Geotermia (energía geotérmica). Es la energía obtenida por el hombre mediante el
aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. Con aplicaciones en turbinas, sistemas
de calefacción...
Todas las anteriores fuentes de energía presentan una serie de ventajas frente a las fuentes de
energía no renovables (carbón, petróleo, uranio), y algún inconveniente:
Ventajas:
- Son renovables. No se van a agotar como las fósiles.
- Respetuosas con el medio ambiente; por eso se llaman energías limpias.
- Su impacto contaminante es menor al no quemar combustible ni emitir gases
contaminantes.
- Contribuyen al equilibrio territorial (pueden instalarse en zonas rurales y aisladas).
- Disminución de la dependencia de suministros externos (combustibles fósiles).
- Una vez construida la central de energía, los gastos de funcionamiento, conservación y
mantenimiento de la instalación son menores.
Inconvenientes:
- Todas las fuentes de energía producen algún tipo de impacto ambiental.
- La energía geotérmica puede ser nociva si se arrastran a la superficie metales pesados y
gases de efecto invernadero.
- La eólica produce impacto visual en el paisaje, y puede ser una trampa para las aves.
- En la solar, los paneles fotovoltaicos son energéticamente caros.
- Las centrales de energía mareomotriz tienen altos costos iniciales.
- La energía de la biomasa necesita tierras cultivables para su desarrollo y aumenta la
producción de monocultivos.
- La energía hidráulica precisa de presas inundando valles y desalojando a los habitantes.
Completa
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agotables
marino
humana
renovables
solar
fósiles
Las fuentes de energía se pueden dividir en dos grandes subgrupos:
permanentes o
y temporales o
En principio, las fuentes permanentes son las que tienen orígen
, de hecho todos sabemos que el Sol permanecerá
más tiempo que la especie
.
Aún así, el concepto de renovabilidad depende de la escala de
tiempo que se utilice y el ritmo de uso de los recursos.
Así pues, los combustibles
se consideran fuentes
no renovables ya que la tasa de utilización es muy superior al
ritmo de formación del propio recurso.
2.5. Energía solar
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Todas las fuentes de energía, tanto renovables como no renovables, provienen del Sol, excepto
la nuclear. Se puede considerar el Sol como el motor de nuestro planeta del que directa o
indirectamente podemos aprovechar diferentes fuentes de energía:
Transmite la energía necesaria para la fotosíntesis de las plantas, y de éstas provienen el
carbón y el petróleo.
Hace evaporarse las aguas de mares, ríos, lagos, formando nubes. Posteriormente cae en
forma de lluvia o nieve y puede ser embalsada para obtener energía eléctrica con ella.
Produce diferencias de temperatura que dan lugar al viento y a las olas.
Desde hace unos años se está empezando a aprovechar directamente la energía del Sol para
calefacciones, calentamiento de agua y producción de electricidad.
Infografía Energía solar (Web Consumer)
La energía solar es la energía obtenida mediante la captación de la luz y el calor emitidos por el
Sol que es convertida en energía útil por el ser humano, ya sea para calentar algo o producir
electricidad. Realmente es una forma de energía radiante, antes estudiada.
Actualmente es una de las energías renovables más desarrolladas y usadas en todo el mundo. Se
usa principalmente para dos cosas primero para calentar cosas como agua, conocida como
energía solar térmica, y la segunda para generar electricidad, conocida como energía solar
fotovoltaica. Los principales aparatos que se usan en la energía solar térmica son los
calentadores de agua y las estufas solares. En la energía solar fotovoltaica se las células y
paneles solares para generar electricidad.
Relaciona
Los tipos de energías renovables con sus definiciones o sus propiedades
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Aprovecha las mareas
del mar
Hidroeléctrica
Aprovecha la energía
del Sol para calentar
agua
Aprovecha el agua de
los embalses
Biomasa
Aprovecha la energía
del Sol para generar
electricidad
Aprovecha la energía
cinética del viento
Solar térmica
Aceite de semillas
usado como
combustible
Aprovecha el
movimiento de las olas
Eólica
Solar fotovoltaica
Mareomotriz
Undimotriz
2.6. Energía eólica
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Esta energía se ha utilizado desde el siglo VII, cuando aparecieron los primeros molinos de
viento para moler grano. Además de moler el grano de cereales la energía eólica se ha utilizado
para navegación, bombeo de agua, obtención de aceite ...
La aplicación más acertada del viento parece ser la que se está desarrollando últimamente para
producir energía eléctrica:
Infografía Energía eólica (Web Consumer)
La energía eólica obtenida del viento es, en realidad, laenergía cinética generada por efecto de
las corrientes de aire, y que es transformada en otras formas útiles para las actividades humanas.
En la actualidad, la energía eólica es utilizada principalmente para producir energía eléctrica
mediante aerogeneradores.
En 2009 la eólica generó alrededor del 2% del consumo de electricidad mundial. España es la
segunda potencia mundial en energía eólica. La energía eólica es un recurso abundante,
renovable, limpio y verde ya que ayuda a disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero.
Sin embargo, el principal inconveniente es su intermitencia, el viento caprichoso puede soplar
fiero unas veces y manso otras.
Elige las correctas
Cuando se va a instalar un parque eólico no vale cualquier terreno. Debe tener, lógicamente
un buen régimen de vientos. ¿Qué criterios crees que hay que tener en cuenta a la hora
decidir la colocación de un parque eólico? (elige dos)
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Impacto en el paisaje
Estar dentro de una ruta aérea
Proximidad a una carretera
Zona de paso de aves protegidas
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2.7. Energía hidráulica
También llamada hidroeléctrica ya que aprovecha el agua embalsada para producir electricidad.
La fuente material de energía sería el agua, de ahí el prefijo "hidro".
El agua de un embalse es un recurso renovable: vaciamos poco a poco el embalse y al final de la
primavera vuelve a estar lleno. El propio funcionamiento de la atmósfera hace que llueva o nieve
en las montañas. Tras el deshielo vuelve, más o menos, a los niveles del año pasado.
Si aprovechamos el agua del embalse y generamos electricidad, tenemos una fuente de energía
renovable, es decir, inagotable. Esa lluvia en la montaña se transformará en dinero para las
compañías eléctricas:
Infografía Energía hidráulica (Web Consumer)
Verdadero o falso
Las ventajas de la utilización de la energía hidráulica o hidreléctrica son (las que valores
como inconvenientes ponles Falso)
Verdadero
Falso
No hay que quemar combustible por lo que no emite gases
contaminantes
Impacto visual del dique en el paisaje
Una vez construida los gastos de funcionamiento son
pequeños
En ocasiones se inundan las tierras de cultivo
Para construir una presa hay que inundar algún valle y
desalojar a los habitantes
Sirven para regular el caudal de los ríos
No hay que importar materias primas
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3. Consumo y ahorro de energía
Hemos estudiado que las fuentes de energía son los recursos naturales o derivados de la
naturaleza que utilizamos para producir energía en nuestra sociedad.
Pero ¿dónde se produce la energía que consumimos en nuestras casas, en las industrias, en los
hospitales, en los colegios, ...?
En las centrales de energía. Hay muchos tipos de centrales de producción de energía, pero las
más importantes son las centrales térmicas, nucleares, solares, hidráulicas y eólicas. En todas
ellas se produce energía a partir de la fuente correspondiente y se transforma en energía eléctrica.
Por eso todas estas centrales también se pueden llamar centrales eléctricas.
Todo está preparado para el consumo energético. Sólo falta el transporte de la electricidad
producida hasta los lugares donde se consume. De eso se encarga la red de energía eléctrica. La
electricidad se transporta por cables de alta tensión (hasta 380.000 voltios) a las estaciones de
distribución. Al final la electricidad llega a las viviendas para su consumo diario con una tensión de
220 voltios. La electricidad no se puede almacenar, hay que planificar su consumo eléctrico antes
de producirla.
Red eléctrica de transporte y distribución (licencia Creative Commons)
El consumo de energía en el mundo aumenta año a año. Y eso tiene un precio, sobre todo cuando
se utilizan fuentes de energía no renovables. Ese precio medioambiental que todos tenemos que
pagar es la contaminación y sus efectos, contaminación de suelos, de aguas y atmosférica.
Para reducir esta contaminación hay dos tendencias globales, utilizar más las fuentes de energías
renovables y favorecer la cultura del ahorro energético.
3.1. Transformaciones de la energía
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La energía está sometida a cambios permanentemente. La clase de energía de un cuerpo no
es siempre la misma, experimenta transformaciones. Por ejemplo, cuando una piedra cae por la
ladera de una montaña va transformando su energía potencial en cinética.
La cantidad de energía que tiene un cuerpo tampoco es siempre la misma, se producen
transmisiones de unos cuerpos a otros. Por ejemplo, la energía que tiene el carbón deja de
tenerla cuando se quema y la adquieren los cuerpos que se hayan calentado con él. Pero ¿cómo
se producen estas transformaciones y transmisiones de energía?
Imagina que un coche de juguete rueda por el pasillo de tu casa, choca con una pared y se para.
El coche se ha quedado sin velocidad, por lo que ha perdido su energía cinética. Pero el coche y
la pared habrán elevado un poco su temperatura, tienen más energía térmica que antes. Han
ocurrido dos cosas, una transformación de energía cinética a térmica y una transmisión de
energía del coche a la pared. Podemos decir que los cambios se han realizado mediante un
mecanismo que llamamos calor.
La energía se encuentra en constante transformación, pasando de unas clases de energía
a otras. Además en toda transformación, parte de la energía se convierte en energía
térmica.
Además del calor existen otros dos mecanismos diferentes de transformación y transmisión de
energía, el trabajo y las ondas:
Trabajo: cuando el cambio se produce por fuerzas que se desplazan.
Ondas: cuando el cambio se produce sin necesidad de fuerzas y sin contacto entre
cuerpos.
Calor: cuando el cambio se produce bien por fuerzas que no se desplazan, bien porque
dos cuerpos están en contacto a diferente temperatura.
Otras transformaciones. Para aprovechar la energía de la gasolina necesitamos un coche. El
coche transforma la energía química de la gasolina en energía cinética (movimiento) y energía
eléctrica, entre otras. El gas natural necesita de una cocina o una caldera para transformar la
energía química del gas en energía térmica.
Completa
radiante
cinética
química
eléctrica
nuclear
térmica
elástica
potencial
El agua de un embalse al caer transforma su energía potencial
gravitatoria en energía
.
Un coche para moverse transforma la energía
de
la gasolina en energía cinética.
Una estufa transforma la energía eléctrica en energía
.
En el Uranio se puede transformar su energía
en
eléctrica.
Una bombilla transforma la energía eléctrica en energía
.
Una lavadora transforma la energía
Un tirachinas transforma su energía potencial
en cinética.
en
cinética.
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3.2. Principio de conservación de la energía
El Principio de conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse,
sólo se puede cambiar de una forma a otra. Dicho de otra forma, la energía puede transformarse
de una forma a otra o transferirse de un cuerpo a otro, pero en su conjunto permanece
constante, la energía total es la misma antes y después de cada transformación.
Algunos ejemplos. En una bombilla, la energía eléctrica se convierte en energía radiante y en
calor. En un calefactor, la energía eléctrica se transforma en energía térmica. Tendremos la
misma energía total al principio y al final pero de diferente tipo.
Autor: Dominique Toussaint (licencia Creative Commons))
El problema es que en casi todos estos procesos de transformación energética se produce calor
(energía térmica) como energía disipada que ya no podemos utilizar. Otro tipo de energía que se
disipa en muchos procesos es el ruido (energía sonora). Por lo tanto a pesar del principio de
conservación cada vez tenemos más energía disipada y menos energía útil.
Completa
calor
desaparece
temperatura
cinética
rozamiento
A veces podemos creer que la energía
cuando no
descubrimos en qué se ha convertido. Por ejemplo, cuando un
automóvil frena, la energía
convierte fundamentalmente en
que tenía el coche se
y aumenta la
temperatura del sistema de frenado, de los neumáticos y del
asfalto; también, con el
con el aire se genera
calor.
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3.3. Consumo de energía
Todas las transformaciones que se han realizado y que se realizan parten de las necesidades
humanas, por lo que su utilidad es evidente. Sin embargo, en todas ellas se producen sustancias
diversas que van a parar bien a la atmósfera, bien a las aguas de los ríos, mares, lagos..., bien al
suelo. Bastantes de estos residuos son perjudiciales para los vegetales y los animales (ser
humano entre ellos).
¿El ser humano ha sabido utilizar
siempre de la misma manera la
energía que tienen los cuerpos
para hacer transformaciones?
Desde luego que no. Actualmente
se asocia la palabra progreso a
la realización de grandes
máquinas, a complicados
procesos industriales, a
relucientes coches con potentes
motores..., y se relaciona un buen
nivel de vida con la posesión de
bienes y objetos. Esto requiere un
elevado consumo de energía y
supone un coste
medioambiental importante.
Algunos gases emitidos a la
atmósfera por el consumo de
energía derivado de las necesidades humanas son la principal causa de la contaminación
atmosférica:
Fuente: Wikipedia (Dominio público)
Dióxido de carbono. Es un gas que se forma en todas las combustiones. No es tóxico,
pero si existe en gran proporción, a cambio del oxígeno, produce asfixia. Produce también
el llamado "efecto invernadero" que provoca un aumento de la temperatura atmosférica
(alteración del clima)
Monóxido de carbono. Se produce en las combustiones cuando éstas se realizan con
poco oxígeno disponible. Es un gas muy peligroso por ser inodoro y muy tóxico.
Óxidos de azufre. Se forman en las combustiones del carbón (por impurezas), en
calefacciones, industrias... Provocan la lluvia ácida.
Óxidos de nitrógeno. Se originan en los motores de los automóviles y aviones, y en la
industria. Causan la lluvia ácida y enfermedades del aparato respiratorio.
Completa
máquinas
desigualdad
dominio
desarrollados
país
El consumo de energía no es igual en todos los países del planeta
por la enorme
países
existente entre unos y otros. Los
utilizan recursos energéticos de otros
países y luego les venden
no pueden producir, lo cual genera un
y productos que ellos
de una
parte de la humanidad sobre otra.
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3.4. Rendimiento energético
Para usar la electricidad que nos llega a las casas necesitamos multitud de aparatos. Cada uno
hace una cosa diferente. La batidora transforma energía eléctrica en energía cinética en las
aspas de la batidora. El horno transforma la energía eléctrica en energía térmica. Podemos
transformarla casi en cualquier cosa: luz, movimiento, calor, sonido...
La electricidad forma, desde hace muchas décadas, parte de nuestra vida. Cada vez consumimos
más y más. Tenemos más aparatos eléctricos. Pero hay un "pequeño" problema. Todos, sí, todos
los aparatos se calientan, es decir, desaprovechan una parte de la energía que consumen y la
transforman en energía térmica.
Así, cada vez que transformamos la energía se pierde
una parte. Uno de los casos más extremos es el de la
bombilla tradicional, que desaprovecha el 90% de
energía eléctrica que consume. Esa energía no
desaparece, se transforma aunque no lo queramos, en
energía térmica. Es decir que de cada 100 J que
consume, 10 J se transforman en luz y 90 J en calor.
Decimos que tiene un rendimiento muy bajo; aprovecha
poco la electricidad, es decir, es muy poco eficiente.
Igual que a los alumnos se les puede otorgar una
calificación según su aprovechamiento en los estudios,
a los aparatos de gran consumo, a los
electrodomésticos también se les pone nota. Es la
llamada etiqueta energética.
La etiqueta energética es una medida comparativa de
consumo, de consumo de energía. Para
confeccionarlo se eligen electrodomésticos similares,
Etiqueta energética
por ejemplo, frigoríficos de la misma capacidad. Se
calcula la media de consumo, la media aritmética, y se
le asigna un valor 100 que sería etiqueta D.
A partir de ahí, cualquier frigorífico que consuma la mitad, es decir, un 50%, se le asignará una
etiqueta A. Si consumiera una cuarta parte, un 25%, tendría la mejor, etiqueta A++. De modo que
los electrodomésticos de mayor rendimiento energético y menor consumo llevarán la etiqueta
A++, y los de menor rendimiento y mayor consumo, la etiqueta G.
Elige la correcta
Tienes que renovar tu nevera que es de clase D. Consume energía por la que tienes que
pagar unos 100 euros/año. Quieres comprar una de clase A+, que consume
aproximadamente un 35% de la que tenías. Calcula el ahorro energético, en euros, al año.
45 euros
55 euros
65 euros
75 euros
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3.5. Ahorro energético
Con el fin de promover el ahorro de energía, a raíz de las crisis energéticas mundiales se observa
una tendencia mundial de "eficacia energética" fabricando productos empleando menos energía.
Se calcula que desde 1970 hasta el año 2010, en los países desarrollados, se ha reducido en un
20% el consumo de energía para los mismos bienes.
Se habla de implantar medidas como:
- Aprender a obtener energía, de forma económica y respetuosa con el ambiente, de las
fuentes alternativas teniendo como objetivo reducir la dependencia del petróleo y los
combustibles fósiles.
- Desarrollar tecnologías y sistemas de vida y trabajo que ahorren energía para lograr un
auténtico desarrollo, que se pueda llamar sostenible, es decir, aprender a usar
eficientemente la energía.
Bicis en la ciudad - Copenhage (Fuente propia)
¿Qué podemos hacer en nuestras actividades cotidianas? ¿Cómo podemos ahorrar energía?
Aquí van algunos ejemplos:
En la ciudad deberíamos usar el coche particular sólo cuando sea indispensable. Los
trayectos cortos se pueden hacer andando. Los trayectos largos se pueden hacer en
transporte colectivo.
El próximo proyecto de compra de coche que pase por un coche híbrido o uno eléctrico.
El uso de la bicicleta en la ciudad es recomendable, pues es un vehículo no contaminante
y ahorra recursos energéticos.
En las viviendas es importante aislar su interior del exterior para evitar que el aire no entre
por puertas y ventanas.
Deberían evitarse temperaturas superiores a 20ºC en las viviendas para evitar abrir
ventanas malgastando recursos. Además, ¿es necesario ir en camiseta en invierno por la
casa?
El uso de recipientes con buenos cierres en la cocina, como las ollas a presión, ahorran
gasto energético pues requieren menos tiempo en el fuego.
Es conveniente no abrir innecesariamente algunos electrodomésticos como frigoríficos,
hornos,... para evitar un aumento del consumo energético.
Es recomendable elegir electrodomésticos y bombillas de bajo consumo.
Mantener encendidos los equipos de música, aparatos de radio, televisiones...
permanentemente no tiene más sentido que el gasto innecesario de energía. Sólo deben
encenderse cuando van a ser vistos o escuchados.
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