Usos de la energía

Resumen tema 5.
Usos de la energía.
Motores térmicos
>Energía:
Es la capacidad para realizar cualquier trabajo.
Formas de energía:
La energía se puede presentar de diferentes formas:
% Energía eléctrica.
% Energía electromagnética.
% Energía interna.
% Energía mecánica: Potencial (de posición)
Cinética (de movimiento)
% Energía nuclear.
% Energía química.
% Energía térmica.
Fuentes de energía:
Son aquellos recursos de la naturaleza que proporcionan alguna forma de energía. Se pueden clasificar en
renovables, cuando se consideran inagotables y en no renovables, cuando se considera que se pueden agotar.
−Renovables: hidráulica, solar, eólica, maremotriz, geotérmica y biomasa.
−No renovables: carbón, petróleo, gas natural y nuclear.
Unidades de energía:
) Julio (J). Es la unidad internacional. Un julio es la variación de energía que se produce cuando cae al suelo
una manzana de 100g que estaba a una altura de 1m.
) La caloría (cal). Es una unidad que suele encontrar en las etiqueta de los alimentos. Es una unidad muy
pequeña, por eso se suele utilizar más la kilocaloría.
) El vatio x hora (Wh). Expresa la cantidad de energía eléctrica. El múltiplo más usado es el kW/h.
% Las equivalencias entre estas unidades son:
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1 J = 1W % 1s; 1cal = 4'18 J
1W % h = 1W % 3600s = 3600 J
1W % h = 3600 J 1cal / 4'18 J = 861cal
>Fuentes de energía renovables:
−Biomasa: es la materia orgánica no fósil que se obtiene de la fotosíntesis causada por la radiación solar.
También se considera de la biomasa la parte de los residuos urbanos que mediante un tratamiento obtenemos
energía.
−Hidráulica: se obtiene del aprovechamiento de caudal del los ríos que tiene una energía cinética que se
convierte en potencial al estancarla en un embalse. En las centrales hidroeléctricas se transforma esa energía
en energía eléctrica.
−Eólica: se produce gracias a la fuerza del viento. Los generadores eólicos aprovechan la energía del viento
para producir electricidad.
−Solar: llega del sol en forma de radiaciones. El aprovechamiento de la energía solar puede ser térmico o
eléctrico.
−Maremotriz: es la que procede del aprovechamiento de las mareas. En sitios adecuados se construyen
presas para aprovechar la energía potencial que se produce con los movimientos de las aguas en las mareas.
−Geotérmica: se origina gracias a las elevadas temperaturas del interior de la tierra. Se aprovecha mediante el
vapor de agua o el agua caliente que fluye al exterior de forma natural y a través del aumento de la
temperatura del agua enviada de la superficie.
>Fuentes de energía no renovables:
Son los combustibles fósiles y los materiales nucleares...
Combustibles fósiles: Son combustibles por que producen calor si se queman cuando hay oxígeno, y fósiles
porque
se formaron hace millones de años en el subsuelo ha muchos metros de profundidad. Los combustibles fósiles
son el 90% de la energía que se consume en el mundo. Estas fuentes presentan dos grandes problemas:
necesitan millones de años para renovarse y contaminan el medio ambiente. De todos los combustibles fósiles
el petróleo es el más usado.
> Energía mecánica, eléctrica y química:
Mecánica:
−Cinética: Es la que posee un cuerpo cuando está en movimiento. Aumenta con la velocidad.
−Potencial: Puede ser, potencial gravitatoria que es la que obtiene un cuerpo por estar a una altura, aumenta
con la altura o potencial elástica que es la que se almacena, por ejemplo, en una goma al estirarla.
Eléctrica: se genera en centrales eléctricas pero también en pilas, dinamos. . . Se transporta mediante
conductos eléctricos hasta los lugares de consumo, como los electrodomésticos en nuestras casas.
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Química: Esta en combustibles y alimentos, suele transformarse en energía térmica al quemarse o reaccionar.
>Transformaciones de la energía:
Cuando usamos la energía en realidad lo que hacemos en transformarla. Las máquinas son ingenios que
emplea el hombre para transformar la energía y con eso facilitar un trabajo. Los motores térmicos (se
mencionan diferentes tipos más adelante) lo que hacen es transformar la energía química de un combustible en
térmica y definitivamente en cinética. También puede ocurrir que una forma de energía pueda transformarse
en dos tipos de formas de energía, esto ocurre en una bombilla que transforma la energía eléctrica en
electromagnética (luz) y en térmica (calor) que no se aprovecha.
>Motor térmico: definición y clasificación:
Aprovechan la energía térmica producida al quemar un combustible para transformarla en energía mecánica.
Se llaman así por que en ellos se produce una combustión que transforma la energía química en térmica.
Hay varios tipos:
• Según donde se realiza la combustión, pueden ser de combustión externa (maquina de vapor) o interna
(turbinas).
• Según el movimiento que originen pueden ser alternativos (de vaivén) como los motores diesel o rotativos
como los motores de reacción.
^La máquina de vapor:
Con este invento se consiguió mover trenes, barcos, maquinaria industrial o incluso los primeros coches. Usa
la presión del vapor de agua que se produce al calentar ésta con fuego exterior al motor. El vapor a altas
presiones se introduce en el motor produce un movimiento alternativo que se convierte en rotativo mediante
un mecanismo llamado biela−manivela.
Dentro del cilindro el vapor trabaja en dos fases: 1º empuja el pistón por un lado y luego por el contrario.
a−El vapor a alta presión hace que el pistón valla de derecha a izquierda, al ocurrir esto el vapor va hacia el
orificio central que es el de salida.
b−En la segunda fase el distribuidor cambia de posición, lo que hace que el vapor continúe entrando por el
orificio de la izquierda lo que hace que se repita la primera fase pero de izquierda a derecha y el vapor
también acaba saliendo por el orificio central.
^Motor de explosión a cuatro tiempos:
De combustión interna. Para conocer el funcionamiento de este motor partiremos de un cilindro y un pistón
que se mueve en su interior.
Si el combustible (gasolina), dentro del cilindro se produce una explosión de la mezcla (gasolina y aire),
cuando entra en la bujía genera una chispa. Ajustándose a las paredes del cilindro, el pistón o émbolo resbala
arriba y abajo después de la explosión.
El desplazamiento de este pistón se produce entre dos puntos llamados PMS (punto muerto superior) y PMI
(punto muerto inferior.).
Encima del pistón, cuando esta en el PMS, la culata forma un hueco, la cámara de compresión, donde se
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acumula la mezcla antes de quemarse.
Desde el pistón parte la biela que va acoplada al cigüeñal. Estos elementos transforman el movimiento
alternativo del pistón en uno rotativo. En el extremo del cigüeñal va acoplado el volante y que por inercia de
su peso hace gira el motor en cada explosión.
A los lados del cilindro esta el conducto de entrada de la mezcla o admisión, y el de salida de los gases o de
escape. Estos dos conductos se cierran mediante unas válvulas.
Los procesos que tienen lugar en el cilindro desde que entra la mezcla hasta que se expulsan los gases reciben
el nombre de ciclo térmico y se caracterizan por cuatro fases: admisión, compresión, explosión−expansión y
escape.
Este motor no podría funcionar sin otros elementos de alrededor: motor de arranque, delco, cigüeñal, cárter,
refrigeración del motor y escape.
^Motor diésel:
Su combustible en el gasóleo. El funcionamiento de este motor, se lleva acabo en un ciclo de cuatro tiempos,
durante el cual el pitón también efectúa cuatro carreras y el cigüeñal da dos vueltas.
Entre el primer y el tercer tiempo existen cambios importantes.
Aunque la mayoría de los elementos constructivos son los mismos de que disponen los motores de gasolina,
hay algunas diferencias importantes.
−No llevan bujía.
−El carburador se sustituye por un inyector de combustible.
−A causa de la elevada compresión, los cilindros son mayores y, en general, todo el motor es más robusto y
pesado. Para favorecer más esta característica también se fabrica una cámara de compresión menor.
Son motores muy duraderos, utilizan un combustible más barato y menos contaminante y que bajen de precio
paulatinamente han hecho que su uso se haya extendido mucho.
^La turbina de vapor:
Es una máquina que emplea el vapor de agua generado por combustión. Funciona alta presión para mover una
rueda. Generalmente se usan en centrales eléctricas.
Constan fundamentalmente de dos partes: una fija llamada distribuidor, y otra móvil llamada rodete, esta
última provista de en su superficie de unas palas o álabes y receptora del vapor que circula por el distribuidor.
El vapor de agua entra a gran presión en la turbina, choca con los álabes situados en la primera cámara a
través del distribuidor, de nuevo con otro juego de álabes. Y así sucesivamente hasta que el vapor sale de la
turbina a una presión inferior.
^Motores de reacción:
Gracias a los motores de reacción la industria aeronáutica ha podido construir aviones capaces de volar a gran
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velocidad y de forma segura.
En este tipo de motor hay en la parte delantera una gran hélice que al girar mete aire en el motor. Este aire
pasa por unos compresores que aumentan su presión al comprimirlo. A continuación, el aire a gran presión se
introduce en la cámara de combustión donde a través de unos inyectores se introduce el queroseno
(combustible de los aviones). En esta cámara se produce una combustión continua y los gases de la
combustión a gran velocidad sufren una gran expansión, por lo que se dirigen a gran velocidad al tubo de
escape. Antes de salir los gases por el tubo de escape, pasan por unas turbinas que hacen girar todas las partes
móviles del motor.
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