TEMA 5.- LA ENERGÍA EN NUESTRAS VIDAS
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TEMA 5.- LA ENERGÍA EN NUESTRAS VIDAS -LAS MÁQUINAS -LA CIENCIA A TRAVÉS DE LA HISTORIA -COMO UTILIZAMOS LA ENERGÍA -NUESTRAS FUENTES DE ENERGÍA -SOLUCIÓN PARA UN DESARROLLO SOSTENIBLE -Mª Carmen Magallón Lectura pag. 93 El mayor problema que plantean las nuevas energías renovables son sus características de la discontinuidad. La células solares son maravillosas; transforman limpiamente la luz en energía eléctrica, pero … cuando no hay sol, no hay energía. Los “molinos de viento” son máquinas eficientes, pero cuando no sopla el viento, no producen energía. Y otro tanto puede decirse de las centrales maremotrices. Está claro, aunque haya muchos que todavía no se lo crean, que con la energía solar y la eólica, en nuestro país, no solo podemos obtener energía suficiente para abastecernos, sino que podríamos convertirnos en exportadores. Pero es igualmente meridiano que no basta con ir sembrando los campos de molinos de viento y paneles solares. Es imprescindible que la instalación de estas centrales vaya acompañada de las infraestructuras necesarias; aquellas que les permitan un suministro continuo de energía; más aún, su producción energética debe poder adaptarse a los horarios industriales, con sus picos de consumo y sus valles. Tenemos el conocimiento científico y la tecnología para conseguirlo, más o menos eficiente, más o menos experimentado, pero lo tenemos. La electrolisis del agua permite producir hidrógeno y oxígeno con la electricidad obtenida de forma esporádica, y esto, unido a las modernas pilas de combustible, nos posibilita seguir produciendo electricidad durante la noche, o cuando no sopla el viento, o cuando tenemos el mar en calma. Por otra parte, las centrales de bombeo que se pusieron en marcha para aprovechar la energía de los reactores nucleares durante la noche, cuando el consumo de energía eléctrica es bajo, están ahí, y se pueden construir cuantas hagan falta. Lo malo es la improvisación, la chapuza, construir sin pensar en el futuro sino solo en el beneficio inmediato Actividades Haz un resumen del texto ¿Qué es lo que se critica en él ?. Busca en internet la central termosolar española situada en la altiplanicie del Marquesado de Zenete y averigua cómo se las arregla para producir energía de noche 1.- LAS MÁQUINAS LAS MÁQUINAS Las máquinas y herramientas no ahorran trabajo, pero permiten realizar tareas aplicando una fuerza menor, es decir, con menos esfuerzo. Esto lo corroboró Arquímedes con su famosa frase: «Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo». CLASIFICACIÓN DE LAS MÁQUINAS: *POR LA FUNCIÓN QUE DESARROLLAN: Máquinas simples y herramientas.- Modifican las fuerzas, hacen funcionar una herramienta de trabajo como la haríamos nosotros. Máquinas auxiliares de la cultura.- Sirven para almacenar, ordenar y difundir información. *POR EL TIPO DE ENERGÍA QUE EMPLEAN: Máquinas térmicas.- Transforman energía térmica en energía mecánica. Máquinas eléctricas.- Unas transforman la energía eléctrica en trabajo y otras convierten trabajo mecánico en energía eléctrica. MÁQUINAS SIMPLES Y HERRAMIENTAS: Modifican las fuerzas, hacen funcionar una herramienta de trabajo como lo haríamos nosotros. Equilibrio de una barra: ley de la palanca Un caso de equilibrio de excepcional interés es el de una barra rígida que se apoya en un punto o fulcro (O). A ambos lados del fulcro se aplican dos fuerzas, F1 y F2, a las distancias respectivas del fulcro, d1 y d2. Se cumple que: F1 · d1 = F2 · d2 Esta fórmula recibe el nombre de ley del equilibrio de una barra apoyada o también ley de la palanca. El producto de una fuerza por su distancia al fulcro tiene que ser igual al producto de la otra fuerza por su distancia respectiva al fulcro para conseguir que la barra esté en equilibrio. Habitualmente la ley se escribe así: FR · bR = FM · bM * FR: fuerza resistente. * bR: brazo resistente. * FM: fuerza motriz. *bM: brazo motor. De esta ley se hace uso para construir palancas. Las palancas son máquinas sencillas que se diseñan casi siempre con el objetivo de vencer una elevada fuerza resistente (FR ), aplicando una fuerza motriz (FM) más pequeña. Para vencer esa fuerza, y teniendo en cuenta la ley de equilibrio, se hace que la distancia de la fuerza resistente al fulcro o brazo resistente sea menor que el brazo motor (bM). Pero el trabajo que realizamos para levantar un peso con una palanca es el mismo que si no utilizamos la palanca; lo que ocurre es que ejercemos una fuerza menor (realizamos menos esfuerzo) y recorremos más espacio empujando el brazo motor hacia abajo. Tipos de palancas Palanca de primer género La fuerza aplicada es menor o igual que la obtenida. El fulcro o punto de apoyo se sitúa entre la fuerza resistente y la fuerza motriz. Un ejemplo es la balanza romana. La fuerza obtenida puede ser mayor o igual que la fuerza aplicada. Palanca de segundo género La fuerza aplicada es mayor que la obtenida. La fuerza resistente se sitúa entre el fulcro y la fuerza motriz. Un ejemplo es la carretilla. La fuerza obtenida es siempre mayor que la fuerza aplicada. Palanca de tercer género La fuerza aplicada es mayor que la obtenida. La fuerza motriz se sitúa entre el fulcro y la fuerza resistente. Un ejemplo es la pinza. La fuerza obtenida es siempre menor que la fuerza aplicada. La polea fija En la polea fija se cumple que bM = bR, luego no se amplifica la fuerza. Sin embargo, se utiliza la polea porque la fuerza motriz se aplica más cómodamente. En efecto, si intentamos sacar un cubo lleno de agua de un pozo con una cuerda, ejercemos realmente la misma fuerza con polea y sin ella. Pero si utilizamos una polea y tiramos de la cuerda hacia abajo, nuestro propio peso nos ayuda a ejercer dicha fuerza y a levantar el cubo. El plano inclinado Otra aplicación sencilla muy útil para elevar pesos es el plano inclinado. Los dos planos inclinados de la derecha tienen diferentes pendientes. ¿En qué caso debemos realizar menos esfuerzo para elevar la bola? ¿Cuál es el trabajo realizado en cada caso? El trabajo realizado es el mismo en ambos casos, y coincide con la variación de energía potencial de la bola: W = m · g · h = F1 · d1 = F2 · d2 F2 / F1 = d 1 / d 2 → F2 = d1/ d2 · F1 Y como d2 es mayor que d1 (el plano 2 está menos inclinado y la rampa 2 es más larga), entonces F2 será más pequeña que F1. F2, Es decir, en el plano menos inclinado tenemos que realizar un menor esfuerzo: aunque lo debemos mantener hasta recorrer una mayor distancia: d2. Utilizar rampas no nos ahorra trabajo, pero permite subir pesos aplicando una fuerza menor. El torno Un torno es un cilindro que consta de una manivela que lo hace girar, de forma que nos permite levantar pesos con menos esfuerzo. Se puede considerar como una palanca de primer grado cuyos brazos giran 360°. Con la mano giramos la manivela aplicando una fuerza F, el torno gira y la cuerda se enrolla en el cilindro a la vez que eleva la carga. Es una palanca cuyo punto de apoyo es el eje del cilindro y los brazos son la barra de la manivela y el radio del cilindro. F · BF = R · BR Como la longitud de la manivela es mayor que el radio del torno, la fuerza que hacemos con la manivela siempre será menor que la resistencia que levantamos En general las máquinas auxiliares de la cultura sirven para almacenar, ordenar y difundir información. Las máquinas térmicas -Todos los combustibles, tanto los renovables como los no renovables, proporcionan energía térmica, y esta es susceptible de transformarse en energía mecánica (movimiento) a través de los llamados motores o máquinas térmicas. Obtener movimiento a partir del calor Las primeras fuentes de energía utilizadas por las personas fueron los combustibles: madera, carbón, etc. También las primeras máquinas con motor consumían combustibles, como la máquina de vapor desarrollada en el siglo XVIII, que quemaba carbón para mover los pistones. Estos motores son los motores térmicos. Un motor térmico utiliza la energía almacenada en un combustible y la transforma en movimiento. Cuando el combustible se quema, la combustión produce gases (vapor de agua u otros). Si el vapor de agua penetra en una cámara cerrada se expandirá ocupando todo el volumen disponible, aumentando la presión. Este aumento de presión hará que un pistón se mueva en el interior de un cilindro. El movimiento del pistón se transmite luego a otras partes móviles de la máquina. Usando un generador, este movimiento también puede convertirse en electricidad. Los motores térmicos, según la forma de realizar la combustión, pueden ser de dos tipos: *De combustión externa: el combustible se quema fuera del motor, como en el caso de una máquina de vapor. Por ejemplo, las primeras locomotoras o los barcos de vapor. *De combustión interna: el combustible se quema dentro de la máquina, como en el motor de un coche. La máquina de vapor La máquina de vapor fue la primera máquina capaz de transformar la energía acumulada en un combustible en movimiento de una manera eficiente a escala industrial. La potencia generada por las máquinas de vapor del siglo XVIII era muy superior, por ejemplo, a la que era capaz de desarrollar un molino de viento. La necesidad que dio origen a la aparición de la máquina de vapor fue la extracción del agua que inundaba muchas minas de carbón en Inglaterra en el siglo XVII. Para extraer el agua se usaban bombas de extracción impulsadas a menudo por caballos, pero este sistema era poco eficiente. Las primeras máquinas de vapor fueron diseñadas por los ingenieros Newcomen y Savery. Luego, otras personas perfeccionaron estas máquinas. Concretamente fue James Watt (1736-1819) quien consiguió diseñar una máquina bastante eficiente que revolucionó la actividad industrial. La aparición de su máquina de vapor en 1769 marcó una clara frontera en la historia de las máquinas. Este invento fomentó la aparición de máquinas especializadas en la minería, en la industria textil o en los transportes, basadas en combustibles como el carbón, de manera que ya no era necesario que una persona o un animal moviese el mecanismo. Este hecho transformó por completo la sociedad, pues el tiempo necesario para realizar muchas tareas repetitivas se rebajó apreciablemente. Se produjeron cambios radicales en el modo de vida de las personas: desplazamiento desde las zonas rurales hasta las ciudades, aparición de nuevas profesiones, etc. El motor de explosión El motor de un coche es una máquina compleja, formada por numerosos mecanismos. El principio de su funcionamiento es la energía que se libera en una explosión controlada del combustible. Esta energía se aprovecha para producir el movimiento de los pistones dentro de los cilindros del motor. Pero, ¿cómo se consigue que el movimiento de vaivén de un pistón se transforme en un movimiento de giro que pueda transmitirse a las ruedas? En este proceso interviene un sistema de operadores muy importante: el sistema biela-manivela. El motor de un coche tiene, como mínimo, cuatro cilindros, cada uno con un sistema biela-manivela asociado. En el interior de cada cilindro hay un émbolo o pistón que se mueve con un movimiento rectilíneo alternativo, es decir, de vaivén. Unida al pistón hay una biela que se articula a la pieza llamada cigüeñal, que es un operador derivado de la manivela. En realidad se trata de una manivela múltiple, que se mueve accionada por todas las bielas que se articulan en ella. El giro del cigüeñal es el que se transmite a las ruedas del coche. El funcionamiento de un motor de explosión Los motores de los coches se suelen llamar motores de cuatro tiempos, porque el movimiento de los pistones se produce en cuatro fases en las que el combustible entra (admisión), se comprime (compresión), se quema (combustión) y se liberan los gases (escape). En el proceso intervienen también otros dos operadores del motor: las bujías y las válvulas. Este ciclo se repite continuamente, en todos los cilindros del motor. Ahora bien, la explosión explica por qué el pistón se desplaza y mueve el cigüeñal, pero no cómo retorna a la parte alta para comprimir el combustible o expulsar los gases. Este movimiento continuo se consigue porque en el motor hay más de un pistón. Los cuatro pistones de un motor de cuatro cilindros están acoplados al cigüeñal mediante bielas. Las posiciones de las bielas en el cigüeñal no son exactamente las mismas y el movimiento de los cuatro pistones no se produce a la vez, sino en una secuencia determinada. Así, cuando un pistón está arriba, otro está abajo; mientras en un cilindro se produce la explosión, en otro tiene lugar la admisión... Este movimiento conjunto hace que el cigüeñal gire de manera continua, y lo hará tanto más deprisa cuanto más pisemos el acelerador; es decir, cuanto más combustible entre en los cilindros. Las levas, otros operadores del motor La apertura y cierre de una válvula de un cilindro se consigue mediante un operador muy sencillo, la leva. Una leva es una rueda de forma irregular, que tiene uno o varios salientes redondeados. La leva gira gracias a un eje y se encuentra en contacto con la pieza que tiene que mover. Observa cómo se produce este movimiento y qué efecto tiene sobre una válvula de un motor. Como en un motor hay muchas válvulas, hay que conseguir que todas ellas se muevan coordinadamente. Esto se logra uniendo todas las levas necesarias en un eje, el llamado árbol de levas. En el árbol, las levas están situadas con diferente inclinación. Esto hace que, cuando el árbol gira, las diferentes levas abran o permitan el cierre de válvulas diferentes, con una secuencia determinada. Naturalmente, el árbol de levas tiene que estar coordinado con el cigüeñal, y también con el mecanismo que controla el orden de encendido de las bujías. Como vemos, el motor de un coche es una máquina muy compleja en la que intervienen muchos operadores que tienen que funcionar coordinadamente. Transmisión del movimiento desde el motor a las ruedas En los automóviles es necesario disponer de un conjunto de mecanismos que transmitan el movimiento proporcionado por el motor hasta las partes móviles (ruedas, ejes, etc.). Los automóviles incorporan un sistema de embrague y una caja de cambios para transmitir el movimiento proporcionado por el motor. El sistema de embrague está formado por los siguientes elementos: *La palanca de cambio, que permite seleccionar la marcha o velocidad del automóvil. La selección de diferentes marchas hace posible que el vehículo alcance velocidades elevadas sin que el motor gire a más revoluciones de las debidas. *Para controlar el cambio de velocidades, los coches disponen de un pedal, el pedal del embrague, que, cuando se pisa, desconecta el motor de la caja de cambios. 1.Mientras el embrague está pisado, el motor no proporciona fuerza; si se pisa el acelerador, no se notará un aumento de la velocidad. 2.Cuando el embrague se suelta, el motor vuelve a impulsar al automóvil. Además, para conseguir que el automóvil permanezca quieto con el motor en marcha (algo muy común en muchas ciudades con graves problemas de tráfico), el motor debe estar desconectado de la caja de cambios (punto muerto). *Una serie de engranajes, que transmiten el movimiento desde el motor hasta las ruedas. Las cajas de cambios modernas tienen diferentes sistemas de engranajes (normalmente seis: cinco para las diferentes velocidades y uno para la marcha atrás). Máquinas eléctricas -La relación entre la electricidad y el magnetismo se aprovecha en numerosas máquinas para obtener un efecto útil: producción de movimiento a partir de la electricidad y generación de energía eléctrica a partir de la energía mecánica. Transforman la energía eléctrica en trabajo. Producción de movimiento a partir de la electricidad: el motor eléctrico En el bloque anterior (Mecanismos, motores y energía) hemos hablado extensamente de los motores que utilizan un combustible fósil, como el motor de explosión de un automóvil. También sabemos que otro de los motores más empleados en la actualidad es el motor eléctrico. Un motor eléctrico es una máquina que produce movimiento a partir de una corriente eléctrica. Los motores eléctricos son las piezas clave que permiten el desplazamiento de una máquina eléctrica. Por ejemplo, en un tren eléctrico, en una batidora, en un exprimidor, en un ventilador... Los ejemplos son inagotables. Pero también se emplean motores eléctricos en otras máquinas cuyo objetivo principal no es el movimiento. Así, en un ordenador debe existir un motor eléctrico que permita el movimiento de la bandeja para extraer los discos compactos. O en un radiocasete debe existir un motor eléctrico conectado a algún mecanismo que permita el arrastre de la cinta. Aunque existen distintos tipos de motores en función de la potencia eléctrica que se necesite, un motor típico tiene los siguientes componentes: *Una bobina (generalmente de cobre) arrollada en torno a un trozo de hierro (núcleo de hierro). *Un imán necesario para producir el giro cuando pasa la corriente eléctrica por la bobina. *Una armadura que soporta el imán. *Delgas y escobillas que completan el circuito eléctrico. Generación de corriente eléctrica La relación entre los efectos eléctricos y magnéticos puede aprovecharse de manera útil para producir corriente eléctrica. A continuación estudiaremos las máquinas más empleadas para producir electricidad a partir de movimiento: la dinamo y el alternador. La dinamo Una dinamo es una máquina que transforma la energía mecánica en energía eléctrica; es decir, permite obtener electricidad a partir de un movimiento. Es la máquina que proporciona la corriente eléctrica que alimenta los faros de una bicicleta. El alternador Un alternador es una máquina que produce corriente eléctrica (alterna) a gran escala. Es la máquina que se utiliza en las centrales eléctricas. En un alternador, el movimiento de una turbina hace girar una bobina conductora situada entre imanes. De esta forma se induce en los hilos conductores de la bobina una corriente eléctrica que luego se transforma, se distribuye, etc., hasta que llega a los hogares, industrias, centros de enseñanza... LA CIENCIA A TRAVÉS DE LA HISTORIA LAS MÁQUINAS DE LA CULTURA: La cultura es un sistema formado por personas y objetos culturales, como libros, partituras de música , pinturas, grabados, violines, etc. Los dos componentes del sistema, personas y objetos, se encuentran unidos mediante la información. En los primeros estadios de la humanidad, los conocimientos se transmitían por la palabra; con la aparición de la escritura alfabética hizo cambiar lo que habría de ser la cultura en adelante. A partir de entonces : -Se pudieron perpetrar las ideas y conocimientos, escribiéndolos. -Dichas ideas pudieron ser analizadas con toda precisión por otros , en la misma o en diferentes épocas, para ser rebatidas, cambiadas o mejoradas. Con el invento de la imprenta, cambió la historia de la cultura, porque posibilitó la llegada a todas las clases sociales. Permitiendo además su extensión por todo el mundo. En la actualidad , estamos viendo otro cambio; internet es el principal motor de la globalización cultural que modifica nuestros modos de vida, de trabajo y nuestra concepción del mundo. La máquina que hace esto posible es el ordenador. LOS TRES GRANDES CAMBIOS EN LA DIFUSIÓN DE LA CULTURA ESCRITURA Permitió la sustitución de la memoria humana, cambiante, por la escrita, invariable. IMPRENTA Posibilitó la difusión del conocimiento a casi toda la humanidad. INTERNET Posibilita el intercambio de información casi instantáneo entre ciudadanos del planeta. 2.- CÓMO UTILIZAR LA ENERGÍA La energía. Formas de energía -En la vida ordinaria se está haciendo uso, de forma permanente, de la palabra energía. Se habla de energías alternativas, de la necesidad del ahorro energético o de las fuentes de energía. Qué es la energía? Hay cuerpos que, en determinadas condiciones, poseen capacidad para interaccionar con otros, es decir, para provocar cambios en otros cuerpos. A esa capacidad la podemos llamar energía. Se entiende por energía la capacidad que tiene un cuerpo para producir cambios y, más en concreto, desde el punto de vista físico, decimos que la energía es la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo mecánico (levantar un peso, por ejemplo), emitir luz o generar calor. Toda actividad que tiene lugar en el Universo se produce gracias a la energía. La energía es única, pero tiene distintas formas de presentarse, es decir, de ponerse de manifiesto. En el Sistema Internacional, la energía se mide en julios ( J). La energía. Formas de energía -En la vida ordinaria se está haciendo uso, de forma permanente, de la palabra energía. Se habla de energías alternativas, de la necesidad del ahorro energético o de las fuentes de energía. Formas de energía Las podemos agrupar en: energía química, térmica, mecánica, eléctrica, magnética y radiante o solar. Energía química La energía química es la que tiene la materia debido a su estructura interna. La energía química se puede aprovechar gracias a las reacciones químicas, como, por ejemplo, la combustión. También es una energía química la energía nuclear, aprovechable a partir de reacciones nucleares con sustancias como el uranio y el plutonio. Otro ejemplo de energía química es la que desarrollan las pilas. En este caso, la energía química se almacena en las pilas hasta que se convierte en energía eléctrica. ¿Cómo puede aprovecharse la energía química almacenada en la madera? Energía térmica Cuando calentamos un objeto, estamos transfiriendo energía térmica. La energía térmica que tiene un cuerpo depende de dos magnitudes: de su temperatura y de su cantidad de materia. La teoría cinética lo explica: * Cuando la temperatura aumenta, las partículas que forman el cuerpo se mueven (o vibran) con mayor velocidad: tienen más energía. * Si existe más materia, habrá un mayor número de partículas en movimiento (o vibrando), lo que hará que la energía total sea mayor. La energía térmica es la energía que se transfiere de un cuerpo que está a más temperatura a un cuerpo con menor temperatura. energía mecánica La energía mecánica es la energía que posee un cuerpo debido a su movimiento (energía cinética) o a su posición (energía potencial). La energía del sonido es también energía mecánica. Energía eléctrica La electricidad es imprescindible para llevar a cabo la gran mayoría de nuestras actividades diarias. Se llama energía eléctrica a la energía que obtenemos a partir del movimiento de las cargas eléctricas. Energía magnética Es la debida a las acciones magnéticas. Así, una punta metálica cerca de un imán posee una energía que es función de su posición (podemos considerarla como una energía potencial). Energía radiante La energía radiante es la energía que transmiten las ondas electromagnéticas, ya sean luz visible, ondas de radio, rayos X... Por ejemplo, la energía que transporta la luz visible procedente del Sol se aprovecha para calentar agua o para producir electricidad. DE DÓNDE OBTENEMOS LA ENERGÍA TÉRMICA Del carbón Del petróleo Nuevos combustibles Tipos de máquinas térmicas y su rendimiento: máquinas de vapor, motores de combustión interna. El rendimiento de una máquina térmica.- Es una característica esencial de todas las máquinas térmicas; se define como la relación entre el trabajo realizado y la energía que ha consumido para ello. 3.- NUESTRAS FUENTES DE ENERGÍA NUESTRAS FUENTES DE ENERGÍA RENOVABLE Eólica Solar Hidráulica Maremotriz Geotérmica Biocombustibles NO RENOVABLES carbón petróleo nuclear gas Clasificación de las fuentes de energía Existen innumerables fuentes de energía. Pero, en última instancia, toda la energía procede del Sol (salvo la energía geotérmica y la energía nuclear de fisión ). Podemos clasificar las fuentes de energía en: *Fuentes de energía renovables: se regeneran a un ritmo igual o mayor al que se consumen. Ejemplos: energía solar, eólica. *Fuentes de energía no renovables: se consumen a un ritmo más elevado al que se producen, y terminarán agotándose. Ejemplos: carbón, petróleo. Además de esta clasificación se pueden usar otras. Por ejemplo: *Limpias y contaminantes: según el impacto ambiental que generen. Por ejemplo, la energía solar es limpia, mientras que el carbón es contaminante, ya que durante su combustión se producen gases tóxicos. *Convencionales y no convencionales: Convencionales: el carbón, el petróleo y el gas natural, la energía nuclear y la energía hidráulica. Son las llamadas «energías tradicionales». No convencionales: son fuentes de energía alternativas, que aún están en desarrollo. No inciden demasiado en la economía de un país. Forman este grupo la energía eólica, la solar (térmica y fotovoltaica), la de biomasa, la geotérmica y la mareomotriz. Fuentes de energía no renovables Las fuentes de energía no renovables son las que se agotarán en un plazo de tiempo más o menos largo. Dentro de estas fuentes de energía, las más utilizadas en la actualidad son los combustibles fósiles y los combustibles nucleares. Llamamos combustible a cualquier sustancia que puede reaccionar químicamente con el oxígeno y proporcionar energía. El carbón, el petróleo o el gas natural son ejemplos de combustibles. Se llaman combustibles fósiles porque se han formado a lo largo de millones de años. *Carbón: se formó a partir de restos vegetales fosilizados. Está constituido por carbono, hidrógeno, nitrógeno y azufre. Cuando se quema produce óxidos de nitrógeno y azufre, que son muy contaminantes. Su uso se generalizó con la invención de la máquina de vapor (Watt, siglo XVIII), aunque su consumo disminuyó a partir de 1920 con la aparición del petróleo. *Petróleo: es un líquido viscoso y negruzco. Es el resultado del almacenamiento y acumulación de animales y vegetales de hace unos 500 millones de años en fondos marinos. Se encuentra en grandes bolsas a profundidades variables. El petróleo bruto no es utilizable; antes de llegar al consumidor se somete a tratamiento en las refinerías. Sus productos derivados se utilizan como combustibles para motores o sistemas de calefacción. Se estima que las reservas conocidas de petróleo mundiales se agotarán dentro de 100 o 200 años. *Gas natural: se encuentra en yacimientos acompañando generalmente al petróleo. Es una mezcla de gases donde predomina el metano. Se transporta en estado líquido por gasoductos y es menos contaminante que el carbón y el petróleo. Combustibles nucleares Una vez conocida la estructura del núcleo atómico (formado por protones y neutrones), se idearon métodos para aprovechar la energía desprendida en las reacciones nucleares, es decir, aquellas en las que los átomos de una sustancia se transforman en átomos de otra sustancia diferente. Los átomos de uranio sufren una reacción de fisión nuclear, en la que son bombardeados con neutrones y se rompen en fragmentos de distinta masa Estas reacciones nucleares proporcionan mucha energía a partir de poco combustible. Las sustancias utilizadas como combustible nuclear son el plutonio y el uranio fundamentalmente, debido a las propiedades de sus núcleos atómicos. Fuentes de energía renovables Llamamos fuentes de energía renovables a las que son inagotables, como la solar, la eólica y la hidráulica. *Energía solar. El Sol es la principal fuente de energía sobre la Tierra: llega de forma gratuita y es limpia, ya que ni su uso directo ni su transformación producen residuos contaminantes. *Energía eólica. Procede del Sol, que calienta de forma desigual unas zonas y otras, provocando el desplazamiento de masas de aire que originan los vientos. Al igual que la energía solar, es inagotable, limpia y gratuita. *Energía hidroeléctrica. Es una forma sencilla de aprovechar la energía del agua en movimiento, también procedente del Sol en última instancia. Es la energía renovable más empleada gracias a las centrales eléctricas situadas junto a embalses. Otras fuentes de energía Debido a los problemas medioambientales derivados de la utilización de los combustibles «clásicos» (carbón, petróleo), en las últimas décadas se ha investigado mucho con el fin de utilizar fuentes de energía menos contaminantes. *Energía geotérmica. Procede de la desintegración de átomos radiactivos del interior de la Tierra, siendo más palpable en unas regiones del planeta que en otras. Es una energía bastante limpia. Se puede utilizar directamente (géiser y fuentes termales) o bien perforando el suelo. Puede aprovecharse, por ejemplo, para calentar el agua que circula por tuberías subterráneas en sistemas de calefacción o para generar energía eléctrica. Estrictamente hablando, es una fuente no renovable, pero en muchos ámbitos hay que considerarla renovable, puesto que el ritmo al que se aprovecha la energía es mucho menor que el ritmo al que se genera. *Energía mareomotriz. Se aprovecha la energía debida al movimiento de las mareas y olas. En los ciclos de pleamar y bajamar, la fuerza del agua empuja y acciona el sistema turbina-alternador. *Biomasa. La constituyen los vegetales y los residuos orgánicos (agrícolas, forestales y algunos urbanos e industriales), que se someten a distintos procesos, obteniéndose energía o determinados productos combustibles, como alcohol, metanol o aceite. También se puede obtener el llamado biogás. *La fusión nuclear. El combustible empleado es el hidrógeno del agua, un combustible renovable. Pero hasta la fecha no se han conseguido resultados rentables, aunque se sigue investigando, pues sería una energía barata y limpia. La energía eléctrica -La energía eléctrica es la forma de energía más útil, ya que fácilmente se puede transformar en otros tipos de energía y se puede transportar. Producción de electricidad La energía eléctrica se produce mediante la transformación de otros tipos de energía, a saber: química, radiante o luminosa y mecánica. Energía química → energía eléctrica Esta transformación tiene lugar en las pilas y baterías. Como resultado de reacciones químicas que se producen en su interior se genera una corriente eléctrica continua. Energía luminosa → energía eléctrica La conversión de energía luminosa en energía eléctrica se realiza en las células fotovoltaicas. Al incidir luz sobre ellas liberan energía eléctrica de baja potencia en forma de corriente continua. Energía mecánica → energía eléctrica Para conseguir esta transformación de energía se utilizan unos generadores de energía eléctrica llamados alternadores. El ejemplo más sencillo es el alternador de una bicicleta. Consta de un eje en el que hay un imán que puede girar alrededor de una bobina de hilo conductor. Cuando el imán gira, se produce una corriente alterna que transmite energía eléctrica a la lámpara de la bicicleta. Este es el fundamento de la producción de energía eléctrica en las centrales eléctricas: la utilización de alternadores. Las centrales eléctricas tienen grandes alternadores movidos por turbinas. Las turbinas poseen unas palas o alabes que, al ser empujadas, ponen en movimiento el eje del alternador y provocan una corriente alterna. La forma de obtener energía mecánica para empujar las palas de las turbinas nos permite clasificar las centrales eléctricas en hidroeléctricas y térmicas. Mientras que en las centrales hidroeléctricas se aprovecha la energía cinética/potencial del agua de un río o de una presa, en las centrales térmicas se emplea la energía química de un combustible fósil (carbón o petróleo) o nuclear para generar vapor de agua, vapor que mueve las turbinas y genera corriente eléctrica.
