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LA ENERGIA

¿Que es la energía?

En todos los actos cotidianos se emplea algo de fuerza. Al levantarnos, peinarnos, caminar, correr, jugar, trabajar, etc. Siempre se necesita de fuerza para poder desenvolvernos con facilidad, según las exigencias del medio ambiente que nos rodee. La capacidad que posee una persona, o un objeto, para ejercer fuerza y realizar cualquier trabajo, se denomina: Energía. La energía es la capacidad de producir un trabajo en potencia o en acto. Por eso decimos que alguien tiene mucha energía cuando grandes actividades durante el día como: trabajar, estudiar o practicar deportes.

Clasificacion de las fuentes de energia

Las fuentes de energía se clasifican según su origen en dos grandes grupos: renovables y no renovables; según sean recursos "ilimitados" o "limitados".

Las Fuentes de energía renovables son aquellas que, tras ser utilizadas, se pueden regenerar de manera natural o artificial. Algunas de estas fuentes renovables están sometidas a ciclos que se mantienen de forma más o menos constante en la naturaleza.

Existen varias fuentes de energía renovables, como son:

Energía mareomotriz (mareas)

Energía hidráulica (embalses)

Energía eólica (viento)

Energía solar (Sol)

Energía de la biomasa (vegetación)

Las Fuentes de energía no renovables son aquellas que se encuentran de forma limitada en el planeta y cuya velocidad de consumo es mayor que la de su regeneración.

Existen varias fuentes de energía no renovables, como son:

Los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural)

La energía nuclear (fisión y fusión nuclear)

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Energía no renovables

Combustibles Fósiles

Carbón mineral.

Dentro de este grupo de recursos podemos encontrar al petróleo, el carbón y el gas natural; todos ellos dependen de los procesos geológicos internos para su formación por tanto su síntesis es muy lenta, despreciable en la escala de tiempo humana, estos recursos iniciaron su formación hace millones de años a partir de materia orgánica tanto animal como vegetal que quedo confinada en condiciones anóxicas iniciándose procesos de fermentación.

En el caso del petróleo, este se formó debido a la muerte masiva y precipitación del plancton marino sobre el lecho del océano, compuesto este por arenas y arcillas, con el paso del tiempo las arenas y arcillas se convirtieron en sedimentarias y la materia orgánica se convirtió en petróleo tras sufrir un proceso de fermentación; como los hidrocarburos de que se compone el petróleo son mucho más ligeros que el agua, estos comenzaron a ascender separándose de la roca original que lo contenía, la mayor parte de estos hidrocarburos se evaporaron al alcanzar la superficie del océano difundiéndose en la atmósfera sin embargo en algunos casos esta masa de hidrocarburos en ascenso se encuentra con una masa de roca impermeable que detiene su ascenso obligando al petróleo a acumularse en las rocas porosas adyacentes denominadas rocas almacén, quedando esta masa de petróleo limitada en la parte inferior por una bolsa de agua de mar y en la superior por una bolsa de gas (gas natural) formada en su mayor parte por metano y originada por la liberación de gases durante la fermentación de la materia orgánica.

El carbón se forma a partir de la materia orgánica de origen vegetal acumulada en el fondo de lagos o deltas, donde ésta queda sometida a condiciones anóxicas lo cual impide su destrucción por microorganismos aerobios. Con el tiempo esta materia se recubre de sedimentos que cada vez a medida que se acumulan más materiales se van haciendo más gruesos y pesados sometiendo a la materia orgánica a una presión cada vez mayor lo cual provoca una serie de cambios en su estructura molecular originándose así el carbón, en función de la presión a la que ha sido sometido y de su concentración en carbono se diferencian tres tipos de carbón, lignito, hulla y antracita. A partir de estos recursos se pueden obtener grandes cantidades de energía liberada al romperse los enlaces que componen sus moléculas durante reacciones de combustión en las cuales a partir de la combinación de la materia orgánica con el oxigeno atmosférico se libera dióxido de carbono, agua y una gran cantidad de energía calorífica.

Los combustibles fósiles son uno de los principales recursos energéticos empleados por el ser humano puesto que liberan por combustión una gran cantidad de energía, que puede ser empleada para calentar hogares, cocinar... Del mismo modo esta energía puede aprovecharse para mover barcos, aviones y otros vehículos que gracias a mecanismos como el motor de vapor el de explosión o las turbinas, son capaces de transformar esta energía liberada en la combustión, en movimiento, energía mecánica. Por último, la energía liberada en la combustión también puede ser transformada en energía eléctrica, proceso que se realiza en las centrales eléctricas.

Uno de los principales inconvenientes de estos combustibles es su elevadísima emisión de gases de efecto invernadero y contaminantes como el dióxido de carbono, los óxidos de nitrógeno, y los óxidos de azufre que suelen formarse en los procesos de combustión de estos combustibles, provocando estas emisiones aumentos en la temperatura global, alteraciones del clima, lluvia ácida, entre otros efectos perniciosos que justifican los esfuerzos llevados a cabo para limitar su uso.

Combustibles nucleares

Se consideran combustibles nucleares a determinados elementos como el uranio o el plutonio que se caracterizan por su elevada masa atómica y por tener un núcleo atómico mucho más grande que el del resto de los elementos lo cual les hace especialmente inestables y susceptibles de sufrir desintegración radioactiva,dando lugar a un par de átomos de menor masa molecular (elementos hijos) y liberando en el proceso una gran cantidad de energía que en las centrales nucleares se emplea para formar vapor de agua que acciona las turbinas y el alternador produciendo grandes cantidades de energía eléctrica. Pese al gran rendimiento energético de estos combustibles lo cual es una de sus principales ventajas se encuentran en cantidad bastante limitada en la superficie terrestre, su purificación es costosa y los residuos generados son peligrosos debido a su alta radioactividad la cual se perpetua durante incluso millones de años.

Recursos renovables

Se consideran recursos renovables a todos aquellos de los que se puede obtener energía siendo su carácter ilimitado una de sus principales características, ya que conforman un sistema en el que sólo hay entradas por síntesis, puesto que las salidas por consumo resultan despreciables en comparación con la ingente magnitud de las entradas. El origen de todos estos recursos renovables se encuentra en el sol la principal fuente de energía de todo el sistema solar que a su vez activa en la tierra la dinámica atmosférica, por tanto siendo éste el responsable de recursos renovables como el viento el agua que transita por los ríos y los mares. Otras de estas son: Biomasa; bosques y madera, productos de la agricultura, agua, energía hidráulica (puede ser hidroeléctrica), radiación solar, viento, olas, energía geotérmica.

Tipos de energía

CONVENCIONALES:

También llamadas no renovables. Son aquellas que proporcionan la parte más importante de energía consumida en los piases industrializados. Estos combustibles, una vez usados no se pueden restituir. Un ejemplo de este tipo de energía es: el carbón, el petróleo, el gas natural, el uranio y el agua de una presa.

ENERGIAS ALTERNATIVAS:

Son las energías que se encuentran directamente en la naturaleza y son inagotables, aunque en estos tiempos ya hay muchas que son escasas. Estas energías no contaminan al medio ambiente. Un ejemplo de este tipo de energías es: la energía solar, la eólica, la hidráulica, la de las mareas, la de las olas, la geotérmica i la de biomasa.

Se consideran energías limpias porque no contaminan. Dependen de la inclinación del sol, la fuerza del viento, del nivel del mar... todo esto hace que no estén repartidas uniformemente por todo el planeta. También pueden contribuir a una contaminación ambiental por lo que se refiere al mal efecto visual i el espacio que ocupan.

ENERGÍA SOLAR:

Se puede considerar el origen de casi todas las demás energías. De las energías renovables es la que tiene más futuro y la que va a durar por más tiempo y la que seguro que no se va a agotar.

La aplicación principal de la energía solar es el calentamiento de agua para el uso de casa. Esto se produce gracias a unos plafones solares que se colocan en la parte superior del edificio; tienen una capa de vidrio que permite la entrada de las radiaciones del sol. Por el interior de los plafones circula agua fría, la cual se calentará a medida que las radiaciones aumenten, entonces esta agua, pasara a depositarse en un tanque.

La energía solar se convierte en energía eléctrica por las células fotovoltaicas (solares).

ENERGÍA HIDRÁULICA:

Se utiliza principalmente para producir energía eléctrica. La energía potencial del agua en su nivel más alto se va perdiendo a medida que el nivel del agua disminuye; el agua gana energía cinética, la cual llega a una turbina de rotación que acciona un generador y produce energía eléctrica.

En estas transformaciones siempre hay pérdidas de energía térmica.

ENERGÍA DE LAS MAREAS:

En lugares de la costa se puede aprovechar la energía de las olas del mar construyendo una presa o barrera. Cuando hay marea alta la presa se abre y cuando la marea baja la presa se cierra. Cuando el nivel de agua baja, se deja salir el agua que hace girar una turbina que acciona un generador y produce electricidad.

ENERGÍA EÓLICA:

Esta energía se consigue obtener mediante unos aerogeneradores. La energía del viento se utiliza para hacer girar una turbina que moverá un generador para producir la electricidad. Para que esto ocurra la velocidad del viento tiene que ser entre 5 y 25m/s.

En España el parque eólico de Tarifa (Cádiz) se ha convertido en uno de los más eficaces del mundo. Tiene 250 aerogeneradores y suministra electricidad a 25.000 casas.

La energía eólica también tiene inconvenientes para el medio ambiente: muchas aves quedan atrapadas entre las turbinas y mueren, se producen alteraciones del paisaje y producen ruido.

LA BIOMASA:

La biomasa es el conjunto de plantas y materiales orgánicos de los cuales podemos obtener energía. La leña está considerada una de las primeras fuentes de energía conocidas. Hoy en día es peligroso el consumo de leña como combustible ya que existe un gran peligro de deforestación de los bosques. Por eso se suele utilizar materiales orgánicos y plantas con un rápido crecimiento para el uso como combustible.

La basura de materia orgánica, agrícola, industrial o doméstica contienen energía que puede ser utilizada para quemar o para fermentar en ausencia de aire en biogeneradores. De ésta manera se obtiene un gas llamado biogás que se utiliza como combustible en muchos países como en China o en Europa.

ENERGÍA GEOTÉRMICA:

La energía geotérmica consiste en aprovechar la energía térmica del interior de la Tierra. El interior de la Tierra es caliente como consecuencia de la fusión de las rocas. Se han encontrado rocas a más de 200ºC. El agua caliente también sale al exterior por grietas de las rocas.

La utilización de esta energía se puede hacer:

Utilizando directamente el agua caliente que sale de la Tierra y se conduce a las casas para el uso doméstico.

Mediante una central geotérmica. Ésta central aprovecha el agua caliente de las rocas. Para hacerlo se introduce agua fría al interior de la Tierra, entonces se pone en contacto con las rocas calientes y se hace subir a la superficie mediante una bomba. Ésta agua será utilizada para producir electricidad.

Hay centrales geotérmicas en Japón, Italia y EUA.

Formas de Energia

Existen diferentes formas de energía. Y por su naturaleza tenemos energía Potencial y Cinética.

La potencial es la energía contenida en un cuerpo, por ejemplo: la energía humana, la del agua, del vapor, etc.

La energía cinética es la que posee un cuerpo debido a su movimiento o velocidad; por ejemplo: la energía del agua al caer de una cascada, la energía del aire en movimiento, etc.

Existen también otras clasificaciones de la energía que en su esencia son energía cinética o potencial o combinaciones de estas dos. Tales son:

Energía Calórica o térmica: Producida por el aumento de la temperatura de los objetos. Como sabemos, los cuerpos están formados por moléculas y éstas están en constante movimiento. Cuando aceleramos este movimiento se origina mayor temperatura y al haber mayor temperatura hay energía calorífica. Esto es lo que sucede cuando calentamos agua hasta hervir y se produce gran cantidad de vapor.

Una fuente natural de calor es el Sol, y numerosas investigaciones descubrieron cómo se podría aprovechar la luz del sol para producir calor durante la noche e inclusive electricidad.

Energía Mecánica: Es la capacidad que tiene un cuerpo o conjunto de cuerpos de realizar movimiento, debido a su energía potencial o cinética; por ejemplo: La energía que poseemos para correr en bicicleta (energía potencial) y hacer cierto recorrido (energía mecánica); o el agua de unas cascada (energía potencial), que al caer hacer mover las aspas de una turbina (energía mecánica).

Energía Química: Es la producida por reacciones químicas que desprenden calor o que por su violencia pueden desarrollar algún trabajo o movimiento. Los alimentos son un ejemplo de energía química ya que al ser procesados por el organismo nos ofrecen calor (calorías) o son fuentes de energía natural (proteínas y vitaminas) . Los combustibles al ser quemados producen reacciones químicas violentas que producen trabajo o movimiento.

Energía Eléctrica: Esta es la energía más conocida y utilizada por todos. Se produce por la atracción y repulsión de los campos magnéticos de los átomos de los cuerpos. La utilizamos diariamente en nuestros hogares. Observamos como se transforma en energía calórica en el horno o la plancha; en energía luminosa en el bombillo y energía mecánica en los motores.

Energía magnética: es la debida a las acciones magneticas.Asi,una punta metálica cerca de un imán posee una energía que es función de posición(podemos considerarla como una energía potencial)

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

Tipos de energia

Los diferentes tipos de energía que existen en la tierra y son los más conocidos por todos los seres humanos te los detallaremos a continuación:

Energía mecánica

Las transformaciones de energías asociadas a las de tipo mecánico se las denomina energía mecánica y el desplazamiento de un cuerpo a otro se lo llama trabajo. Ambos conceptos permiten estudiar el movimiento de los cuerpos de forma más sencilla que usando términos de fuerza y constituyen, por ello, elementos clave en la descripción de los sistemas físicos.

Energía térmica

La energía térmica es aquella energía liberada en forma de calor. La energía puede ser captada de la naturaleza, a partir de la energía térmica, a partir de una reacción exotérmica, como la combustión de cualquier tipo de combustible, ejemplo, gasoil, petróleo, etc, que combustiona gracias a una reacción llamada reacción nuclear de fisión o de fusión.

Es posible aprovechar energía de la naturaleza que se encuentra en forma de energía térmica, como la energía geotérmica o la energía solar fotovoltaica.

La energía térmica se puede cambiar utilizando un motor térmico, ya sea en energía eléctrica, en una centraltermoeléctrica; o en trabajo mecánico, como en un motor de auto, avión, barco, motos, etc.

La obtención de energía térmica implica un gran golpe ambiental. La combustión libera dióxido de carbono (CO2) y emisiones contaminantes. La tecnología actual en energía nuclear da lugar a residuos radiactivos que deben ser controlados. Además deben tenerse en cuenta la utilización de terreno de las plantas generadoras de energía y los riesgos de contaminación por accidentes en el uso de los materiales implicados, como los derrames de petróleo o de productos petroquímicos derivados.

Energía química

La energía química es aquella energía producida por las reacciones químicas. Por ejemplo, cuando una cosa, como por ejemplo el carbón se quema libera químicos, a esa reacción se la denomina energía química, también las pilas y las baterías liberan energía química.

El calor que se genera o la violencia de la reacción química producen movimientos que permiten desarrollar untrabajo. Es muy importante acordarse de que los alimentos también poseen energía química, ya que al ser procesados por el organismo liberan calor (calorías), vitaminas y minerales.

La energía química, en definitiva, es una de las variadas manifestaciones de la energía.

A pesar de que este tipo de energía se encuentre en toda la materia, sólo se manifiesta cuando se registra una alteración de ésta.

Todos los automóviles, aviones, ferrocarriles, barcos y distintos tipos de maquinas funcionan gracias a la energía desprendida a momento de quemarse el carbón o petróleo. La configuración de los motores, con sus cilindros y otros elementos, resulta clave en todo el proceso.

Este tipo de energía incluso es la que posibilita los viajes al espacio exterior, lo que demuestra su importancia en diversos ámbitos del accionar humano.

Energía radiante o lumínica

La energía que viene de las ondas electromagnéticas que se las denomina energía radiante. Las ondas electromagnéticas toman variadas formas, desde microondas a rayos X en luz visible. La energía radiante es como la gran mayoría de las formas de energía, se mide en julios y se calcula integrando el flujo radiante (poder) de la onda electromagnética con respecto al tiempo.

Hay dos visiones diferentes de cómo las ondas electromagnéticas transfieren la energía, y ambos son denominados iguales debido al concepto de la dualidad onda-partícula de la teoría cuántica. Estados dualidad onda-partícula que las ondas electromagnéticas actúan como partículas físicas, fotones, y como ondas oscilantes. La energía radiante puede ser vista como la energía almacenada en los fotones. También puede ser visto como la energía transportada en el campo magnético y eléctrico oscilante producido por la ola-como el movimiento de la onda electromagnética.

La energía radiante es importante que los experimentos y las funciones relativas a sistemas abiertos.

En la mayoría de las ciencias, un sistema abierto es un sistema que de manera abierta intercambian la energía con su entorno exterior. La energía solar consiste en un sistema abierto, como una radiación electromagnética del sol son parte del ambiente mientras que los colectores de energía solar y energía de los dispositivos que forman parte del sistema. Esta energía se utiliza también en la fotosíntesis, proceso del cual se alimentan las plantas, como las ondas son absorbidas por los cloroplastos en las células.

Las personas han ideado muchos usos para la energía radiante, que existe en gran abundancia. La energía del sol se utiliza para alimentar una amplia variedad de dispositivos. La calefacción radiante es otro de uso común de la energía radiante. La energía se libera calor de las paredes, techos u otras superficies, y se utiliza para calentar los objetos en el área de las olas directamente en lugar de simplemente calentar el aire circundante, como el fuego iba a hacer. Esta energía también puede ser utilizada médicamente en el tratamiento de algunos problemas musculares.

Energía eléctrica o electricidad

Se denomina energía eléctrica a la forma de energía que resulta de la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite establecer una corriente eléctrica entre ambos (cuando se les coloca en contacto por medio de un conductor eléctrico) para obtener trabajo. Por ejemplo, cuando nosotros conectamos algo, la corriente eléctrica fluye por el cable asta llegar al aparato permitiéndolo así funcionar gracias a la energía producida por la electricidad.

Energía nuclear

Se llama energía nuclear a aquella energía que es liberada cuando se divide el núcleo de un átomo, llamado fisión nuclear, o al conectar dos átomos para transformarlo en un solo átomo individual, llamado fusión nuclear. La palabra nuclear proviene de núcleo.

Cuando se produce alguna de estas dos reacciones físicas (Fisión o fusión nuclear) lo átomos pierden una rápida cantidad de masa. Esta masa perdida se convierte luego en energía calorífica.

Sin embargo, a menudo, cuando se hablamos de energía nuclear nos referimos a generación de energía eléctrica utilizando reacciones nucleares.

Hay que tener presente que aunque la producción de energía eléctrica sea la utilidad más habitual, la energía nuclear se puede aplicar en muchos otros sectores, como en aplicaciones medicas, medioambientales o bélicas. Podéis verlo en más detalle en el apartado de aplicaciones de energía nuclear de este sitio.

Energía magnética

Es la energía que desarrollan la tierra y los imanes naturales. La energía magnética terrestre es la consecuencia de las corrientes eléctricas telúricas producidas en la tierra como resultado de la diferente actividad calorífica solar sobre la superficie terrestre, y deja sentir su acción en el espacio que rodea la tierra con intensidad variable en cada punto.

Energía metabólica

La energía metabólica o metabolismo es el conjunto de reacciones y procesos físico-químicos que ocurren en una célula. Estos complejos procesos interrelacionados son la base de la vida a nivel molecular, y permiten las diversas actividades de las células: crecer, reproducirse, mantener sus estructuras, responder a estímulos, etc.

Las reacciones metabólicas pueden ser de dos tipos:

Anabólicas, en donde la célula a partir de los nutrientes que incorpora del medio externo, construye sus propias moléculas y para esto consume energía, son reacciones endergónicas.

Catabólicas, en donde la célula degrada sustancias (glucosa) y obtiene energía (reacciones exergónicas), que utiliza para cumplir con sus funciones celulares tales como:

Síntesis de compuestos orgánicos (moléculas ricas en energía química formadas por moléculas menores).

Transporte de sustancias: las células han de transportar sustancias por las membranas y dentro de la célula.

Movimientos: muchas células son móviles por orgánulos especializados (cilios y flagelos), por contracciones (musculares y otras) o por crecimiento interior del citoesqueleto (microtúbulos).

Reproducirse y continuar la vida.

ENERGÍA POTENCIAL

La energía potencial es aquella fuerza capas que tiene los cuerpos para poder realizar un trabajo, dependiendo de la configuración que tengan en el sistema de cuerpos que ejercen entre si. Por ejemplo, la fuerza que ejerce una maquina para poder aplanar algo es energía potencial.

También la energía potencial se la puede conocer como la energía almacenada en un sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar. Más rigurosamente, la energía potencial es una magnitud escalar asociada a un campo de fuerzas (o como en elasticidad un campo tensorial de tensiones).

ENERGÍA HIDROELECTRICA

La energía hidroeléctrica es aquella energía obtenida por la caída del agua desde una cierta altura a una nivel inferior lo que genera la acción del movimiento de las ruedas hidráulicas o turbinas. Esta energía se emplea en las zonas de la naturaleza donde se presentan gran cantidad de agua.

El desarrollo necesita de la construcción de presas, canales de derivación, pantanos y la instalación de grandes turbinas y equipamiento para generar electricidad. Todo esto demuestra la gran cantidad de inversiones, por lo que no resulta competitiva en regiones donde el carbón o el petróleo son baratos, aunque el valor del mantenimiento de una central térmica, debido al combustible, sea mas costoso que una central hidroeléctrica. Igualmente, el peso de las consideraciones medioambientales se focalizan más en estas fuentes de energía renovables.

Todos estos tipos de energía que te hemos mostrado son importantes para la vida en nuestro planeta y por lo tanto vale la pena ser mencionados y te aseguramos que seguiremos hablando de ellos.

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