ENERGÍAS RENOVABLES

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ENERGÍAS RENOVABLES

Energía

La energía se define como toda causa causa de hacer un trabajo y su manifestación es precisamente la realización la producción de un trabajo o transformación en otra forma de energía.

El trabajo se produce al desplazarse una fuerza, por ejemplo si elevamos una masa nosotros tenemos q aplicar una fuerza constante hasta alcanzar la altura q deseamos

W=F*D

F=fuerza

D=distancia

W=trabajo

Así habremos hecho un trabajo q quedara almacenada en la posición q ocupa ahora la masa. Y si nosotros soltamos la masa y esta cae se devuelve la energía almacenada.

Almacenada = potencial

Movimiento = cinética

Como principio de la naturaleza la energía no se crea ni se destruye solo se transforma

En consecuencia en todo proceso la sumatoria de todas las energía de los elementos q participan deben ser iguales a las suma de los elementos resultantes del proceso. Por lo tanto no tiene verdadero sentido hablar de energía consumida y cuando si se expresa cuando solo se quiere decir energía utilizada para obtener otra forma de energía.

Forma de energía

Las formas de energía se pueden presentar en dos grandes grupos

Energía externa o macroscópica: se debe a que la masa y velocidad o a la posición dentro del sistema de referencia como mencionamos en sus dos formas cinética o potencias. En la naturaleza estamos inmersos en el campo gravitacional creado por la tierra y por el cual esta atrae sobre ella a todos los cuerpos. Cada uno de estos posee una energía potencial q depende de su posición respecto a la superficie en la tierra dada la expresión            Ep=m(masa)*g(gravedad)*h(altura) (la gravedad va relacionada por el tamaño del planeta) este tipo de energía esta almacenada en una represa.

La energía cinética se debe al movimiento de la masa Ec=1/2* m(masa)*v(velocidad)2

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Energía interna o microscópica: es la que radica en la estructura de átomos y moléculas, según su configuración para componerse las diferentes sustancias. Pueden agruparse en 3 formas

• Energía mecánica interna: q es la energía cinética y potencial de las moléculas que forman el cuerpo.
• Energía química: que es la almacenada en los enlaces que unen los diferentes elementos de su estructura para la formación de la sustancia.
• Energía nuclear: radica en el interior de los núcleos atómicos.

Otras formas de energía de importancia es la energía térmica que puede considerarse como la energía cinética interna, es decir la asociada con el movimiento de la estructura atómica y molecular del cuerpo y su medida se hace mediante la temperatura de dicho cuerpo.

Diferentes formas de energía es el calor que es la energía q se transfiere de un cuerpo a otro en razón de sus estados térmicos, es decir en sus diferentes estados térmicos. El calor como forma de energía fue establecido por Helmholtz Y la relación entre el calor y energía mecánica por JOULE en 1840. Debemos citar también la energía másica q esta contenida en toda masa en virtud de su misma existencia fue Einstein quien en 1905 estableció la relación q es igual a la E=m (masa) * C2 (velocidad de la luz en el vacío), en la cual se determina la energía q queda libre al desaparecer una cantidad de masa m y en la que v = velocidad de la luz 300000 Km/s.

La energía eléctrica aparece como resultado como el movimiento de partículas cargadas eléctricamente dentro del campo eléctrico y magnético. Así los electrones fluyen formando corrientes eléctricas en el interior de los conductores, por acción de los campos eléctricos establecidos dentro de estos.

 Energía luminosa o electromagnética: que es la transportada por las ondas electromagnéticas y que pueden verse como la energía  transportada sigue asociada a un fotón.  

Esta partícula transporta la energía E=h*v  donde V=frecuencia de onda, h=constante de Planck (6.6252*10 ^ -34) el ojo humano es sensible a una pequeña banda de frecuencias de las ondas electromagnéticas que va desde 3.84*10 ^ 14 a 7.89*10 ^ 14 Hz lo q nos permite la visión con la particularidad de que la sensación es diferente a diferentes frecuencias de esta banda y lo que nos permite distinguir los colores.

Conversión de energía

La energía permanece constante pero cambia de forma mediante diferentes procesos y/o dispositivos.

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En el cuadro podemos ver algunos ejemplos de transformaciones de energía la primera y mas importante se da en las plantas verdes las cuales convierten la energía luminosa que les llega del sol en energía química q almacena  su biomasa.

El hombre al descubrir el fuego empezó a transforma esta biomasa lo cual la uso para cocinar

La trasformación de energía quimia a mecánica se realiza con ayuda del hombre y animales

Los molinos de agua las cuales datan 85 años antes de cristo.

Los molinos de viento cuyo origen se sitúa en el primer ciclo transforman la energía cinética del viento en energía mecánica, q también se empleo inicialmente para motor posteriormente para bombeo de agua y en la actualidad para energía eléctrica

Hasta el descubrimiento del motor de agua por watt en 1865 no se podía transformar el calor en trabajo. El rendimiento de las maquinas de watt eran muy bajas pues solo el 2% de la energía de vapor de agua se transformaba en trabajo, desde entonces se fueron desarrollando modelos de motores como los de Stirling en 1816 para mejorar el redimiendo de motores.

1876 en ingeniero alemán Otto ideo y construyo el primer motor de combustión interna y q fue desarrollado por Daimler y q utilizo la gasolina como combustible transformando la energía química en energía mecánica; mas adelante en 1890 DIESE diseño un nuevo motor de combustión interna pero este utilizaba el petróleo el cual se utiliza en la actualidad y habiendo sufrido modificaciones para mejorar el rendimiento.

Otros tipos de motores fueron desarrollados posteriormente como son la turbina a gas en Francia a inicios del siglo XX y al final del siglo XX el motor de propulsión en EE.UU.

La transformación de energía mecánica a electricidad esta basada por Faraday y Henry en 1930 q en forma simultanea e independiente los cuales llevan su nombre; según al variar el flujo de un campo magnético a través de un campo magnético se induce una fuerza electromotriz q induce una corriente eléctrica. El efecto contrario es utilizado para el funcionamiento de los motores eléctricos donde transforman la energía eléctrica a mecánica debido a la acción q ejerce los campos magnético. En 1800 el italiano volta inventó la batería lo cual transforma la energía química a energía potencial eléctrica; las reacciones químicas q tiene en su interior liberan electrones q se mueven por el circuito unido a la batería saliendo por el lado negativo y volviendo por el lado positivo, como convertidor directo hay que citar a la célula fotovoltaica q transforma la energía de los fotones incidentes en corriente eléctrica su desarrollo se vio muy impulsado para la utilización de fuentes de energía eléctrica en el espacio y gracias a este descubriendo hicieron posible generar energía en el espacio.

Finalmente mencionaremos los generadores termoeléctricos q convierten la energía termina  en energía eléctrica por efecto seebeck  ya q al calentar las uniones entre distintos materiales se produce en estas una liberación de electrones; los generadores magneto hidrodinámicos que generan corriente eléctrica al mover un plasma dentro de un cuerpo magnético los generadores de fusión que usan la energía encerrada en los núcleos de algunos elemento pesados pasan a producir electricidad y los de fusión a un en estado experimental y que tratan de utilizar la enorme energía liberada en la unión de los núcleos de hidrogeno  

Fuentes de energía

La energía se produce y almacena en diferentes formas, las cuales se pueden clasificar en primarias y secundarias, las cuales pueden acceder rápidamente o recurrir a otras fuentes.

Las fuentes de energía se clasifican en renovables o no renovables según su energía se produce en la actualidad o se realice o ya no tenga reserva de dicha energía este tipo son las reservas fósiles como el carbón, gas natural, petróleo, etc.  y energías renovables como eólica, biomasa, hidráulica, solar y gradientes térmicas permanentes.

NECESIDADES DE ENERGÍAS RENOVABLES

El aumento constante de consumo de energías que provienen de los combustibles fósiles y la poca cantidad de reserva de estos ( que nos pueden durar hasta unos 40 años mas) serían razones suficientes para buscar con gran interés estas fuentes de energías renovables .

Los países consumidores de gran desarrollo económico y alto consumo de petróleo no son productores en su mayoría y sus economías resultan muy dependientes y muy sensible a cualquier crisis de a producción del petróleo como sucedió en el año 1973  con la invasión de Kuwait   ; pero además de estas razones posiblemente la más importante en la actualidad para subsistir los combustibles fósiles por fuente de energías renovables también se debe considerar el impacto ambiental que ocasiona la combustión pues ocasiona emisiones de óxido de carbono, residuos de azufre y de nitrógeno

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