diferentes formas de energía

DIFERENTES FORMAS de ENERGÍA

La energía permite desempeñar diversas funciones y múltiples actividades: trabajar, caminar, correr, cocinar, comer, lavar la ropa, poner en funcionamiento los electrodomésticos, usar autos, celulares, calculadoras, computadoras, televisores, radios, etc. Todo esto puede lograrse a través de recursos o fuentes que aportan energía. Algunos de los recursos naturales que aportan energía son: el Sol, el agua, el aire, el suelo, el petróleo, el gas o el carbón. Existen también otras formas alternativas de generar energía. Es necesario diferenciar el concepto científico del término energía del uso habitual de esta palabra en el lenguaje cotidiano. Si bien el concepto científico de energía fue acuñado hace menos de dos siglos, el desarrollo de la humanidad siempre ha estado condicionado por el uso de las diversas fuentes energéticas. Podemos entender la mayoría de los procesos y cambios que ocurren en la naturaleza si los analizamos en términos de las transferencias y transformaciones de la energía. Es importante, además, reflexionar sobre las inquietudes planteadas acerca del uso adecuado de los recursos o fuentes de energía, y sobre la necesidad de tomar conciencia de la crisis energética que es actualmente motivo de grandes controversias y enfrentamientos en todo el mundo. Afrontar el desafío que significa lograr un equilibrio entre el crecimiento demográfico y económico de las sociedades de consumo, y el suministro seguro y racional de los recursos energéticos es un reto que atañe a todos los ciudadanos. Este problema implica una urgente toma de decisiones y el diseño de estrategias de resolución a corto, mediano y largo plazo, que aseguren el futuro energético de las sociedades actuales. El concepto de energía En general, la palabra energía se asocia con fuerza, vitalidad, temperamento, esfuerzo o cansancio, pues adopta distintos significados según el uso. En el ámbito científico el concepto energía tiene un significado preciso. Una primera aproximación al lenguaje científico permite asegurar que la energía se asocia a cambios en la naturaleza; por ejemplo, la manifestación de un huracán, los movimientos sísmicos o el desarrollo de las funciones de los seres vivos. Pero también se habla de energía cuando se hacen funcionar máquinas, se pone en marcha el motor de un auto, se enciende un celular o se apaga un televisor con un control remoto. La energía permite que en un cuerpo o en un conjunto de cuerpos natural o artificial se produzca algún tipo de cambio o transformación. El concepto de energía ha adquirido diversas acepciones a lo largo del tiempo. Sin embargo, la idea clave de energía como cierta constancia en medio del cambio se mantuvo con firmeza desde la Antigüedad. Las primeras manifestaciones de este término se encuentran en filósofos presocráticos. Heráclito de Éfeso (siglo VI a. C.) sostenía que a pesar de que todo es cambio, hay algo invariable en el universo considerado como un todo: alguna esencia etérea que puede ser transformada sin que se produzca una pérdida neta. La palabra energía aparece por primera vez en los escritos de Aristóteles y tiene el significado de un estado de potencialidades, que guarda cierta relación con los cambios y transformaciones.

Los sistemas El científico que investigue una cierta realidad, hecho o fenómeno debe hacer un recorte de ese hecho para delimitar su contexto de estudio. Esto constituye un sistema. Un sistema es un recorte de la realidad o de un fenómeno y está formado por componentes que definen su estructura especial, mantienen una organización interna y permiten su dinámica o funcionamiento. El Sistema Solar, por ejemplo, está formado por el Sol, los planetas, la Luna, y otros componentes: polvo cósmico, asteroides, etc., cuya estructura y funcionamiento permiten explicar fenómenos astronómicos como el día y la noche, las estaciones, los eclipses, las fases de la Luna, entre otros. Cuando se analiza un sistema es necesario relacionarlo con su contexto o medio, estudiando las interacciones que se producen, como las entradas y salidas de materia, información y energía de dicho sistema. La energía es una característica asociada al estado de un sistema. Para describir de la forma más completa posible un cuerpo o un conjunto de cuerpos hay que conocer una cierta

Física 4° Año - Rosana Estela Gómez de Ramella

cantidad de valores, como sus tamaños, masas, posiciones, temperaturas, composición química, etc. Estos valores indican el estado de ese sistema y cuando uno o varios de ellos varían, se producen cambios en el sistema. Si el sistema cambia de estado, entonces ha cambiado su energía. Así, si se toma como sistema un litro de agua a 70 ºC y se lo enfría a 20 ºC, su energía habrá disminuido. La siguiente clasificación permite diferenciar algunos sistemas. � Sistemas abiertos Son los sistemas en los que se producen ingresos y egresos de materia y energía, producto de su interacción con el medio. Por ejemplo, el cuerpo humano es un sistema abierto, ya que incorpora energía a través de los alimentos, procesa o transforma la energía aportada por ellos y la intercambia con el medio exterior mediante el trabajo, el calor y la radiación.

� Sistemas cerrados Son los sistemas en los que se producen ingresos y egresos de energía aunque no de materia. Por ejemplo, una lata de tomates es un sistema cerrado dado que no hay intercambios de materia con el medio pero sí de energía, como cuando absorbe calor del medio exterior al salir de la heladera y aumentar su temperatura. � Sistemas aislados Son los sistemas en los que no se producen interacciones con el medio, no ingresa ni egresa materia o energía. Por ejemplo, un termo cerrado se puede aproximar a un sistema aislado durante algún tiempo porque no intercambia materia y minimiza las transferencias de energía con el medio. Transferencia de energía ¿De dónde viene y adónde va la energía? Una de las propiedades fundamentales de la energía es su posibilidad de transmitirse de un sistema a otro o aun entre partes del mismo sistema. El análisis de la transferencia de energía entre muchos cuerpos puede ser muy complejo, pero en algunos casos resulta posible distinguir un sistema que cede energía y otro que la recibe. En esos casos, como la energía de ambos cuerpos varía, se produce un cambio en estos sistemas, hecho que pone en evidencia dicha transferencia. Por ejemplo, en el caso de un reloj a cuerda, el sistema que cede energía es la cuerda del reloj, el sistema receptor de la energía son las manecillas del reloj. La transferencia de energía se evidencia en que las manecillas del reloj giran y el reloj se pone en funcionamiento. Otro ejemplo de esto puede ser la cadena de transferencias de energía desde el Sol hasta una casa con placas fotovoltaicas.

El Sol incide sobre una placa fotovoltaica que transforma la energía radiante en energía eléctrica. Se acumula energía en una batería. A su vez, ésta transfiere energía a un regulador, que mantiene las condiciones necesarias para distribuir la corriente eléctrica a la red domiciliaria.


Caracterísicas de la energía

La energía no tiene forma, peso, volumen, color u olor, pero posee otras características cuyo reconocimiento es importante para comprender su utilidad.

®®®® Se la puede almacenar, generalmente, para usar cuando sea necesaria. Ej: la energía química puede acumularse en pilas y baterías, y la energía eléctrica en condensadores o capacitores, que son dispositivos eléctricos muy utilizados, por ejemplo, en las computadoras portátiles, los teléfonos celulares y muchos otros dispositivos.

®®®® Se la puede transportar: puede pasar de un lugar a otro mediante un sistema de traslado. Ej: la energía eléctrica se transporta por cables, mientras que la energía de las radiaciones electromagnéticas se mueve por medio de ondas que viajan por el aire, el vacío u otros medios.

®®®® Se puede transformar una forma de energía en otra que sea más útil. Ej: la energía química de una pila se transforma en eléctrica y ello hace funcionar una linterna.

®®®® Se puede transferir con facilidad de un cuerpo a otro. Ej: un vaso de agua fresca se calienta porque se produce una transferencia de energía desde el medio (que se encuentra a una temperatura más alta) hacia el líquido que tiene menor temperatura. Cuando empujamos una pelota para que ruede, le transferimos energía que provoca su movimiento.

®®®® No se puede crear ni destruir; se conserva y no se gasta, solo se transforma o se transmite de un cuerpo a otro. Formas de energía

La energía se manifiesta de muchas y diversas formas, que pueden parecer muy diferentes y sin relación entre sí. Luz, calor, electricidad, son diferentes formas de energía que, además, pueden transformarse unas en otras. A continuación se presentan distintos fenómenos que permitirán conocer algunas de estas formas de energía.

P Energía Mecánica

Es aquella que el hombre utilizó, en un comienzo, como producto de su propio esfuerzo corporal. Luego, utilizo la fuerza animal, para lo que domesticó animales como bueyes, caballos y burros. La energía mecánica engloba dos tipos de energía; la energía potencial (cuando el cuerpo está en reposo) y la energía cinética (cuando un cuerpo está en movimiento).

Ejemplo de energía cinética Ejemplo de energía potencial

P Energía química

Es aquella producto de una combustión (cualquier sustancia que arde o se "quema"), reacción en la cual se combina el oxígeno del aire con la materia del cuerpo que arde. Durante la combustión se producen luz y calor. Cuando las moléculas se rompen se libera energía química. Los materiales combustibles contienen energía química. La nafta, el gasoil, el carbón, la madera, el gas natural (que se quema en las cocinas) y muchas otras sustancias son usadas por el hombre para extraer energía química mediante combustión. También los alimentos contienen energía química, que se libera cuando se combinan con el oxígeno que respiramos, es decir, se “queman” en el interior de nuestro cuerpo.


P Energía eléctrica

La energía eléctrica se produce por el movimiento de cargas eléctricas, específicamente electrones (cargas negativas que giran alrededor del núcleo de los átomos) a través de un cable conductor. Cada vez que se acciona un interruptor, se genera un movimiento de millones de electrones, los que circulan a través de un cable conductor metálico. Las cargas que se desplazan forman parte de los átomos que conforman el cable conductor. Los electrones se mueven desde el enchufe al aparato eléctrico -ya sea lavadora, radio, equipo de sonido, televisor, licuadora, computadora, lámparas, etcétera- lo que produce un tránsito de energía entre estos dos puntos.

P Energía nuclear

Es la energía liberada durante la fisión o fusión de núcleos atómicos. Las cantidades de energía que pueden obtenerse mediante procesos nucleares superan ampliamente a las que pueden lograrse mediante procesos químicos, que sólo implican las regiones externas del átomo.

P Energía térmica o calórica

Calentar un objeto implica entregarle energía y enfriarlo significa quitarle energía. A este tipo de energía que se transfiere de los objetos más calientes a los más fríos se la llama calor o energía térmica.

P Energía radiante Todos los cuerpos que emiten luz, como el Sol, las lamparitas eléctricas, los faroles de querosén o las velas, envían energía con sus radiaciones al medio que los rodea. La luz es un tipo de radiación visible. Pero otras radiaciones invisibles también transportan energía: los rayos X de las radiografías, las microondas de los hornos, las ondas que emiten las estaciones de radio y televisión, los rayos ultravioletas de los que nos protegemos con filtros y bronceadores, etcétera.

Fuentes de energía

El hombre ha utilizado los recursos naturales de la Tierra como fuentes de energía desde el comienzo de su existencia. Así, la madera, el viento, el agua, el Sol y los combustibles fósiles como el carbón, el petróleo o el gas natural continúan siendo las principales fuentes de energía que permiten el desarrollo y crecimiento tecnológico de toda sociedad industrializada. Las fuentes de energía se suelen clasificar, en general, como renovables y no renovables, ya que algunos de estos recursos son temporales y se agotan con el correr del tiempo. La renovabilidad de un recurso surge de comparar el tiempo que tarda en reproducirse o generarse, con el ritmo con el que se lo utiliza.

®®®® Fuentes de energía renovables: son las que la naturaleza renueva con rapidez, y podemos obtener energía de forma continua.

®®®® Fuentes de energía no renovables: son las que se encuentran en la Tierra y se agotan con su utilización, porque las cantidades son limitadas.

Los combustibles fósiles se consideran fuentes no renovables, ya que los ritmos de su utilización son muy superiores a los ritmos de formación de estos combustibles. Si se tiene en cuenta que casi el 90% de la energía comercial empleada en el mundo es de origen fósil, y que las reservas de estos combustibles (que tardaron millones de años en formarse) tienden a agotarse, se puede afirmar que uno de los principales retos del siglo XXI es, sin duda, la utilización de nuevas fuentes de energía, múltiples y renovables para contrarrestar la creciente escasez de los tradicionales recursos energéticos. Además, las fuentes no renovables están concentradas en pocos lugares del mundo y en manos de unas pocas naciones. Esto genera tensiones y conflictos permanentes entre los organismos gubernamentales y las instituciones involucradas en el tema. Hasta el momento no alcanzan las producciones de energía generadas a partir de las fuentes no renovables. Solo ha habido intentos de abastecimientos locales y de algunas sociedades o poblaciones pero, ¿cuáles de estos recursos tendrán mayores posibilidades de subsistir en esta crisis energética desatada y declarada en el siglo XX? ¿Podrán ofrecer soluciones a nivel masivo? ¿Cuáles son las expectativas de soluciones posibles para el siglo XXI? Estos interrogantes quedan abiertos y son de discusión actual en el ámbito de la ciencia. Los organismos gubernamentales, dirigentes políticos, asociaciones ambientalistas, ecologistas, etc., también debaten hoy sobre el futuro energético mundial.


"Algún día el ser humano despertará de una larga pesadilla y recordará su propio pasado energético... rodeado de diferentes medios para captar la energía solar, no comprenderá la locura de los que se embarcan en la aventura de agotar en menos de 250 años unos recursos fósiles que habían tardado 600 millones de años en formarse. Pero todavía no nos hemos despertado, todavía continuamos en el sueño". Gerald Foley

P Energía solar

Es la energía que llega a la Tierra, en forma de radiación, proveniente de la estrella más cercana a nuestro planeta: El Sol. El aprovechamiento de la energía solar parece ser la alternativa más prometedora, pues permite diversas formas de captación y transformación. La forma más antigua de aprovechamiento de la energía solar, inventada por la naturaleza misma, es la fotosíntesis. Mediante este mecanismo las plantas elaboran su propio alimento (su fuente de energía) y el de otros seres vivientes en las cadenas alimenticias. Nuestro país, por su elevado número de horas de Sol al año, tiene un gran potencial de aprovechamiento de esta energía. En la actualidad se puede usar directamente por dos vías: térmica y fotovoltaica. ®®®® Energía solar térmica: utilizada para calentar un fluido, generalmente agua. Este proceso tiene lugar en unos aparatos denominados colectores. La energía obtenida se aplica fundamentalmente para obtener agua caliente y calefacción de uso doméstico. ®®®® Energía solar fotovoltaica: permite la transformación directa de la energía solar en energía eléctrica, por medio de unos dispositivos especiales, fabricados con silicio, llamados paneles fotovoltaicos. Esta energía puede utilizarse directamente para consumo doméstico o bien transferirse a la red eléctrica general.

P Energía de la Biomasa

La biomasa es el conjunto de materia orgánica, de origen animal o vegetal, procedente de la transformación natural o artificial de los restos de seres vivos. La energía de la biomasa puede obtenerse ya sea a través de la quema directa o mediante una transformación para conseguir otro tipo de combustible, como el biodiesel. En el presente, el aprovechamiento energético de la biomasa consiste principalmente en la producción de gas (llamado biogás), energía térmica y energía eléctrica. Biogás: esta palabra se aplica a la mezcla de gases que se obtienen a partir de la descomposición en un ambiente en el que no hay oxigeno de los residuos orgánicos, como los productos de desecho vegetales o el estiércol animal. Es un combustible económico y renovable; se utiliza en vehículos de motor, para mezclar con el gas del alumbrado y para usos industriales y domésticos. El biogás tiene mucha importancia en los países en desarrollo, y en los industrializados está aumentando el interés por este combustible para intentar reducir la dependencia actual del petróleo.

P Energía hidroeléctrica

Es el aprovechamiento de la energía potencial acumulada en el agua para producir electricidad, es una forma clásica de obtener energía. Se obtiene del aprovechamiento de una caída de agua, en forma natural o artificial. En este último caso, cuando se interpone una represa en el cauce de un río el agua se acumula en un embalse. Si se abren las compuertas de la represa, el agua sale con mucha presión, pasa a través de una turbina y la hace girar. A su vez, la turbina se encuentra acoplada a un generador eléctrico, mediante el cual se produce electricidad. De esta forma, la energía potencial del agua acumulada se transforma en energía cinética y, en último término, en energía eléctrica. Aproximadamente del 20% de la electricidad usada en el mundo viene de esta fuente. Es una energía no alternativa, porque se usa desde hace muchos años como una de las fuentes principales de electricidad. La energía hidroeléctrica que se puede obtener en una zona depende de los cauces de agua y desniveles que tenga. Si se explotara toda la energía hidroeléctrica que el mundo entero puede dar, solo se cubriría el 15% de la energía que consumimos, ya que usamos un 20% aproximadamente, y en los países desarrollados más del 50%. Esta energía es una de las más limpias.

P Energía Eólica

Esta energía es una forma de energía cinética producida por los vientos generados en la atmósfera terrestre. Los seres humanos la han utilizado, a lo largo de la historia, para diferentes actividades: mover embarcaciones, accionar molinos de viento para bombear agua, moler granos, etcétera.


El perfeccionamiento del tradicional molino de viento ha dado lugar a modernos aerogeneradores que aprovechan la energía eólica para generar electricidad. Estos aparatos están constituidos por un rotor compuesto por palas que el viento hace girar. A su vez, las palas están sujetas a un eje mediante un buje. El movimiento giratorio de las palas se transmite por el eje a un generador de energía eléctrica. Por último, la energía eléctrica generada se transfiere a la red eléctrica. Los aerogeneradores pueden instalarse aislados o bien en agrupaciones que aportan energía a las redes de distribución. Sin embargo, el viento tiene dos características que lo diferencia de otras fuentes energéticas: su imprevisible variabilidad y su dispersión. Ello obliga a sutiles perfeccionamientos en el diseño de las palas y el sistema de control que regula las revoluciones por minuto, para evitar velocidades, excesivas durante los vendavales y orientar el rotor hacia la posición más favorable.

P Energía geotérmica

Energía contenida en el interior de la Tierra en forma de gases. Al ser extraída, mediante la perforación de la superficie terrestre, se presenta en forma de gases de alta temperatura (fumarolas), en forma de vapor y agua hirviendo (geyser) y en forma de agua caliente (fuentes termales). En la actualidad se aprovecha en zonas volcánicas o de aguas termales, en la industria, y para calefacción y climatización de piscinas. Esta energía está limitada geográficamente a unas pocas regiones del planeta

P Energía mareomotriz

Esta energía es la que se obtiene por el movimiento ascendente y descendente del agua del mar, producido por las mareas, la cual se aprovecha para producir electricidad. Hay lugares en los que la diferencia del nivel del agua entre la marea alta (pleamar) y la marea baja (bajamar) es de varios metros. Esta diferencia de altura permite obtener energía cinética que se utiliza para mover turbinas y así generar electricidad. Es una energía muy limpia, pero plantea algunos problemas por resolver, sobre todo a la hora de construir grandes instalaciones, por el impacto visual y estructural sobre el paisaje costero, y un efecto negativo sobre la flora y la fauna.

P Energía Fósil

Se llama energía fósil a la que se obtiene de la combustión (oxidación) de ciertas sustancias que, según la geología, se produjeron en el subsuelo a partir de la acumulación de grandes cantidades de residuos de seres vivos, hace millones de años. Tienen un gran poder calorífico, es decir, contienen gran cantidad de energía química aprovechable. El petróleo es una mezcla de una gran variedad de hidrocarburos (compuestos de carbono e hidrógeno) en fase líquida, mezclados con una variedad de impurezas. Por destilación y otros procesos, se obtienen las diversas gasolinas. Los combustibles obtenidos se emplean en las centrales térmicas para producir energía eléctrica y también para hacer funcionar motores de vehículos y maquinarias. Es decir, a partir de su energía química se produce energía cinética. En el ámbito mundial ya no es un recurso abundante. El gas natural está compuesto principalmente por metano y corresponde a la fracción más ligera de los hidrocarburos, por lo que se encuentra en los yacimientos en forma gaseosa. Se usa en las cocinas, para calefacción y como combustible en ciertos vehículos. Se distribuye en grandes tuberías llamadas gasoductos. El carbón mineral es principalmente carbono, también de origen fósil, que se encuentra en grandes yacimientos en el subsuelo. Procede de plantas que quedaron enterradas hace 300 millones de años. Es fácil de obtener y utilizar, pero al ritmo actual que llevamos las reservas se agotaran para el 2300 aproximadamente. A nivel mundial, el carbón mineral es abundante, pero los problemas ecológicos que causa son aún mayores que los inherentes al petróleo y sus derivados.


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