22 � GUIA TECNOLOGIES TERCER ESO � MATERIAL FOTOCOPIABLE © GRUP PROMOTOR SANTILLANA EDUCACIÓ, SL �

SOLUCIONARI1Les transformacions energètiques que tenen llocen cada cas són:

a) Batedora:

b) Cuina de gas:

c) Microones:

d) Focs artificials:

Per escalfar el menjar necessitarem:

1 000 kcal ⋅ = 4,18 ⋅ 106 J

I si fem servir l’electricitat:

4,18 106 J ⋅ = 1,16 kWh

Convé utilitzar el kWh com a unitat estàndard perexpressar el consum energètic dels aparells elèc-trics a la llar.

Els cotxes tenen un generador que es connecta almotor amb una corretja i una politja. Quan el cotxeestà parat, pot necessitar energia elèctrica per enge-gar el motor o per encendre els llums. Per fer-ho,disposa d’una bateria que emmagatzema electrici-tat mentre funciona el motor.

Resposta pràctica. Demanar els alumnes i les alum-nes que busquin les línies d’alta tensió aèries i mi-rin cap on van. Aquestes línies d’alta tensió estan

connectades amb els transformadors reductors detensió dels centres de consum.

Si es redueix la tensió, es necessita molta més in-tensitat per aconseguir la mateixa potència. Si la xar-xa d’alimentació fos de 12 V, els cables hauriende posseir una secció més gran. L’inconvenient ésque aquests cables tenen un preu més elevat i queels tubs que recorren la instal·lació també han deser més grans.

Les centrals tèrmiques fan servir combustibles fòs-sils, com ara el carbó, el petroli i el gas natural.Aquests combustibles tenen un gran poder calorífic.

Les centrals nuclears també són tèrmiques, però,en aquest cas, fan servir combustible nuclear: ura-ni o plutoni.

La llenya és un combustible que podríem utilitzara les centrals tèrmiques, però el seu poder calorí-fic és molt inferior al dels combustibles fòssils. Peraconseguir un bon rendiment caldria molta quan-titat de combustible.

Resposta gràfica:7

PÀG. 16

6

PÀG. 15

5

4

3

PÀG. 14

1 kWh

3,6 ⋅ 106 J

4180 J

1 kcal

2

ENERGIATÈRMICA

ENERGIAMECÀNICA

ENERGIAQUÍMICA

ENERGIARADIANT

ENERGIATÈRMICA→ENERGIA

RADIANT→ENERGIAELÈCTRICA

ENERGIATÈRMICA

Focs⎯⎯→

ENERGIAQUÍMICA

ENERGIAMECÀNICA

Motor⎯⎯→

ENERGIAELÈCTRICA

1

PÀG. 10

⎯→

⎯→⎯→

APARELL AMB XARXA DE 220 V

Vídeo V = 220 V I = 2 A P = 440 W

Ràdio V = 220 V I = 0,25 A P = 55 W

Rellotge despertador V = 220 V I = 0,1 A P = 22 W

APARELL AMB XARXA DE 12 V

Vídeo V = 12 V I = 2 A P = 24 W

Ràdio V = 12 V I = 0,25 A P = 3 W

Rellotge despertador V = 12 V I = 0,1 A P = 1,2 W

Urani Reactor Turbina Alternador

E. química → E. tèrmica → E. mecànica → E. elèctrica

Xarxa elèctrica

Refrigerador Transformador

877542 _ 0019-0052.qxd 10/7/07 08:56 Página 22

23� GUIA TECNOLOGIES TERCER ESO � MATERIAL FOTOCOPIABLE © GRUP PROMOTOR SANTILLANA EDUCACIÓ, SL �

Les barres de control serveixen per frenar la reacció.

El refrigerant serveix per extreure la calor del nucli.Segons el tipus de central, aquesta calor pot pas-sar a un altre circuit, que és el que evapora l’aiguaque passa per les turbines, o ser aquest mateix cir-cuit el que passa per les turbines, les quals hand’estar a l’edifici de contenció.

Els refrigerants també són diferents segons el tipusde central.

La funció de tots dos és transformar l’energia me-cànica que té una determinada massa d’aigua, acausa de l’altura, en energia elèctrica.

La turbina és un dispositiu amb una corona de pa-letes, col·locades al voltant d’un eix central, que gi-ra a causa del pas de l’aigua.

La turbina i l’alternador van acoblats per mitjà d’uneix, de manera que tots dos giren solidàriament i,així, l’alternador genera electricitat.

Resposta lliure. Vegeu l’esquema de la pàgina 99del llibre.

1. Es construeix un embassament aprofitant l’aiguad’un riu.

2. L’aigua cau des de l’embassament per una ca-nal feta a la presa.

3. L’aigua arriba a la turbina, un dispositiu amb pa-letes col·locades al voltant d’un eix central quesegueix el pas de l’aigua.

4. La turbina va acoblada a un generador elèctric.El moviment de la turbina es converteix així enelectricitat de baix voltatge.

5. Després el corrent elèctric es converteix en cor-rent amb alt voltatge que serà distribuït a tra-vés de les línies elèctriques.

6. L’aigua es recull en un desguàs i es fa servir perregar, per exemple.

Els dos tipus de centrals fan la transformació del’energia de la mateixa forma. En tots dos casos uti-litzen l’energia calorífica per transformar-la en elec-tricitat.

Les centrals tèrmiques convencionals obtenenl’energia per mitjà del consum de combustiblesfòssils.

La central solar aprofita l’energia de la radiació so-lar per produir energia tèrmica.

Per obtenir electricitat, s’escalfa aigua fins a con-vertir-la en vapor. El vapor, a gran pressió i tempe-ratura, mou una turbina connectada a un genera-dor elèctric.

Els panells solars serveixen per a moltes aplicacions,com ara les següents:

— Llocs d’auxili a la carretera

— Il·luminació en zones apartades

— Cotxes solars

— Naus espacials

— Cases de camp

Com que els panells solars generen poca energia,es necessiten grans espais per obtenir una quanti-tat d’energia acceptable.

El vent a gran velocitat fa girar les aspes del rotor.Un sistema multiplicador de velocitat transmet elmoviment a un generador, que indueix un correntelèctric.

La velocitat que adquireix el rotor no és prou altaperquè l’alternador indueixi un corrent elèctric. Elmultiplicador és un sistema de transmissió per engra-natges que augmenta la velocitat de gir del rotor peradaptar-la a la que necessita el generador a fi d’in-duir corrent.

Resposta lliure. El mapa següent mostra la potènciaelèctrica instal·lada (2004) en parcs eòlics.

16

15

14

PÀG. 20

13

12

11

PÀG. 19

10

9

PÀG. 17

8

1

Més d’1.500.000

Entre 700.000 i 1.500.000

Entre 100.000 i 700.000

Menys de 100.000

POTÈNCIA EÒLICAINSTAL·LADA(en GW)

OCEÀ ATLÀNTIC

MAR

MEDITERRANI

OCEÀ

ATLÀNTIC

GALÍCIA

PRINCIPATD’ASTÚRIES CANTÀBRIA

LA RIOJA

ARAGÓ

CASTELLAI

LLEÓ

COMUNITATDE

MADRID

CATALUNYA

COMUNITATVALENCIANA

ILLESBALEARS

CASTELLA-LA MANXA

REGIÓDE

MÚRCIAANDALUSIA

EXTREMADURA

Ceuta

Melilla

PAÍSBASC C.F. DE

NAVARRA

CANÀRIES

877542 _ 0019-0052.qxd 10/7/07 08:56 Página 23

24 � GUIA TECNOLOGIES TERCER ESO � MATERIAL FOTOCOPIABLE © GRUP PROMOTOR SANTILLANA EDUCACIÓ, SL �

SOLUCIONARI1Sol → energia radiant i energia tèrmica.

Biomassa → energia química.

Hidràulica → energia mecànica.

Eòlica → energia mecànica.

Carbó, gas, petroli → energia química.

Resposta lliure. Exemple: energia elèctrica en energiamecànica en un ventilador o en una espremedora.

El frigorífic emet escalfor a l’exterior per la part deldarrere, i per això s’hi posa una reixeta que facili-ta aquesta emissió a l’aire, però és una «calefac-ció» molt poc rendible.

El raig surt perquè amb la descomposició dels ani-mals es va formar no sols petroli, sinó també gasos,que com que no poden sortir queden fortamentcomprimits. Quan es perfora el pou, empenyen elpetroli cap amunt amb molta força.

El vapor que surt de la caldera a gran pressió i tem-peratura passa per una turbina formada per di-verses hèlices. El vapor xoca amb les hèlices, queobliguen que la turbina giri. El generador elèctricque està unit a la turbina gira amb aquesta i ambel moviment es genera electricitat.

El pitjor inconvenient és que en llocs tan inacces-sibles no es pot controlar que aquests residus notinguin fuites de radiació, sobretot quan la seva mit-jana de vida pot ser de milers d’anys. A més, dei-xem a les generacions futures un problema quehauríem de solucionar nosaltres.

a) Planxa de vapor.

b) Rentar amb aigua calenta.

La diferència principal és la potència que propor-ciona i, per tant, la mida. Menys de 5.000 kW pera la minicentral. El funcionament i els elements queles formen són els mateixos.

L’avantatge principal de les minicentrals és que espoden situar en molts més rius, no necessiten pre-ses tan grans. Fins i tot en alguns casos no ne-cessiten presa, perquè n’hi ha prou amb desviar elcabal del riu i, després de fer-lo passar per les tur-bines, tornar l’aigua al riu. (Com la central de laimatge del llibre).

Aigua: presa → canal → turbina → desguàs.

Electricitat: generador elèctric → transformador →→ xarxa elèctrica.

La temperatura de la Terra augmenta sempre ambla profunditat; aquest augment, però, no és signifi-catiu: 3 ºC cada 100 m. Només resulta rendible enzones volcàniques on aquest augment pot ser de20 ºC cada 100 m. Es pot fer un petit càlcul per rao-nar aquesta qüestió:

Si cada 100 m la temperatura augmenta 3 ºC, peraconseguir un augment de 90 ºC (evaporar aiguaa 10 ºC) necessitaríem fer un pou de 3.000 m.

No la podem situar en qualsevol platja, perquè ladiferència entre la marea alta i la marea baixa hade ser prou significativa per poder-la aprofitar i quela construcció de l’embassament sigui rendible.

28

27

26

25

Motor⎯⎯⎯→Rentadora

ENERGIAELÈCTRICA

ENERGIATÈRMICA

Resistència⎯⎯⎯⎯→

ENERGIAELÈCTRICA

24

23

22

21

20

19

18

17

PÀG. 24 i 25

Renovables No renovables

• Bioalcohol

• Oli vegetal

• Vent

• Fusta

• Hidràulica

• Gas natural

• Urani

• Petroli

• Gas metà

ENERGIAMECÀNICA

ENERGIATÈRMICA

Moviment

⎯⎯⎯⎯→⎯⎯⎯⎯→Calor

877542 _ 0019-0052.qxd 10/7/07 08:56 Página 24

25� GUIA TECNOLOGIES TERCER ESO � MATERIAL FOTOCOPIABLE © GRUP PROMOTOR SANTILLANA EDUCACIÓ, SL �

Els satèl·lits de comunicacions i les naus espacialshan d’utilitzar energies renovables per al seu fun-cionament en òrbita. Si utilitzessin un altre tipusd’energia, aquesta es podria exhaurir i, per tant,deixarien de funcionar.

En òrbita, la millor energia alternativa és l’energiasolar. Per transformar-la en electricitat, en fan ser-vir grans panells solars. Per emmagatzemar l’ener-gia, els satèl·lits disposen de bateries. També s’hanenviat naus equipades amb energia nuclear, peròsón més habituals els panells solars.

La distribució de les centrals tèrmiques respon alsfactors següents:

• La proximitat a les conques mineres que li pro-porcionen combustible, és a dir, carbó extret demines: Astúries, Lleó i la conca de lignits arago-nesos, a Terol i Escucha.

• Localització costanera, que facilita el proveïmentde carbó importat per via oceànica: petroli (fuel)i gas.

• La proximitat als centres urbans (pobles i ciutats)als quals ha de proveir.

És fàcil fer alguna joguina que funcioni amb un pe-tit panell fotovoltaic o amb un ventilador casolà im-pulsat per una goma elàstica.

Les zones més propícies per instal·lar-hi centrals,si el relleu ho permet, són: Galícia, Astúries, regióPirinenca, Cantàbria i el País Basc.

Al mapa es distingeixen perfectament les zones enquè la velocitat del vent és més alta.

Seria una casa que tingués col·lectors solars pera l’aigua calenta, panells fotovoltaics per a l’electri-citat i que estigués correctament orientada i aïlla-da per aprofitar al màxim tant la llum com la calordel sol a l’hivern.

35

34

33

32

31

30

29

1

S’APAGUENDE NIT?

PER QUÈ?

Central NO Es gasta combustibletèrmica quan es torna a engegar

la central.

Central SÍ Perquè no funcioni n’hihidràulica ha prou amb tancar la

comporta. Es pot recollirl’energia sobrant d’unaaltra central si la central hidràulica és de bombeig.

Central NO Es necessita temps per nuclear parar la reacció nuclear

i també per tornara engegar.

Central NO Durant la nit eòlica podem aprofitar

l’energia de l’airesense cap cost.

Central solar SÍ De nit no arriba la llum del sol.

Central NO També hi ha mareesmaremotriu de nit i no tenen cost.

Central NO De nit pot continuar geotèrmica aprofitant la diferència

de temperatura.

Biomassa NO Es gasta combustible quan es torna a posar en marxa la central.

LITRES PER m2

Menys de 300 mm

Entre 300 i 400 mm

Entre 400 i 600 mm

Entre 600 i 800 mm

Més de 800 mm

OCEÀ ATLÀNTIC

OCEÀ ATLÀ

NTIC

mar Cantàbric

mar Med

iterra

ni

OCEÀ ATLÀNTIC

VELOCITAT DEL VENT(en metres per segon)

De 0 a 2

De 2 a 4

De 4 a 6

Més de 6

mar Cantàbric

OCEÀ

A

TLÀ

NTIC

marMediterrani

877542 _ 0019-0052.qxd 10/7/07 08:56 Página 25

26 � GUIA TECNOLOGIES TERCER ESO � MATERIAL FOTOCOPIABLE © GRUP PROMOTOR SANTILLANA EDUCACIÓ, SL �

SOLUCIONARI1Hem vist que per poder transportar l’electricitatcal elevar la tensió. Les torres subjecten els ca-bles perquè vagin per l’aire. El problema és que,com que els cables tenen alta tensió, cal utilitzarun aïllant entre aquestes i la torre. Els discos oplats són fets d’un material molt aïllant, normal-ment de vidre o ceràmica.

Si analitzem uns quants aïllants, ens adonarem que,com més discos tingui o més gros sigui l’aïllant quesubjecta el cable, més tensió transporta aquest.

Una aturada en el subministrament elèctric com-porta que tots els aparells que funcionen amb elec-tricitat deixin de funcionar. Les conseqüències sónles següents:

• Aturada de màquines de tracció elèctrica: trens,metro, tramvies, ascensors.

• Aturada d’indústries amb maquinària elèctrica.

• Caos circulatori a causa de l’apagada de semà-fors i de la il·luminació pública.

• Suspensió de vols als aeroports.

• Problemes als hospitals. Per solucionar aquestsproblemes, els hospitals disposen del seu propigenerador elèctric, que proporciona l’energia ne-cessària en cas que es talli el subministramentelèctric exterior.

L’inconvenient principal és la dificultat per al seuemmagatzematge en grans quantitats i d’una for-ma rendible.

No pot funcionar perquè, sense l’embassament in-ferior, de nit no té on recollir l’aigua per bombar-la fins a l’embassament superior.

Consumeix electricitat durant la nit perquè és quanhi ha excedent d’electricitat procedent de la pro-ducció de les centrals tèrmiques de combustió i lesnuclears.

Es va posar el nom de joule a la unitat de mesurad’energia en honor del físic britànic James PrescottJoule (1818-1889). Joule va fer investigacions im-portants sobre la calor que desprèn un conductorpel qual circula un corrent elèctric, i va establir larelació numèrica existent entre l’energia tèrmica ila mecànica; és a dir, l’equivalent mecànic de lacalor.

La potència disponible a la xarxa es mesura en múl-tiples del watt hora. S’utilitza el megawatt (1 milióde watts) o el gigawatt (mil milions de watts).

Durant la jornada laboral es consumeix molta ener-gia. De nit, el consum disminueix notablement. Deles hores nocturnes en diem hores vall. Les com-panyies elèctriques ofereixen contractes de tarifanocturna que rebaixen el preu del que es consu-meix de nit i penalitzen el que es consumeix de diaper tal d’afavorir el consum nocturn, encara que devegades hi ha esdeveniments especials que en dis-paren el consum, com algunes retransmissions te-levisives.

Al gràfic del dimecres 21 d’abril de 2004 podemapreciar que el consum màxim es va donar a les21.33 hores.

La potència màxima s’assoleix en els mesos mésfreds de l’hivern per l’ús de la calefacció, i en elsmesos més calorosos de l’estiu per l’ús de l’aire con-dicionat.

Tot seguit es mostra un gràfic corresponent a undia feiner.

A continuación se muestra la gráfica correspon-diente a un día laborable.

Font: www.ree.es

42

41

40

39

38

37

36APARELL TENSIÓ

CORRENTALTERN

CORRENTCONTINU

Rentadora 220 V Xarxa elèctrica

Calculadora 1,5 V Pila de botó

Televisor 220 V Xarxa elèctrica

Ràdio portàtil 3 V 2 piles petitesen sèrie

877542 _ 0019-0052.qxd 10/7/07 08:56 Página 26

27� GUIA TECNOLOGIES TERCER ESO � MATERIAL FOTOCOPIABLE © GRUP PROMOTOR SANTILLANA EDUCACIÓ, SL �

CSN: és el Consell de Seguretat Nuclear. La sevamissió és vigilar i controlar les instal·lacions nu-clears i radioactives del nostre país i garantir quefuncionin en condicions òptimes. A més, controlala qualitat radiològica del medi ambient i els mit-jans per donar resposta a emergències radiològi-ques.

ENRESA: Empresa Nacional de Residus Radioac-tius, S. A. Creada el 1984, s’encarrega de gestio-nar els residus radioactius que es generen al nos-tre país.

En medicina:

• Diagnòstic: per exemple, utilitzant iode radioactiu.

• Tractament: per exemple, radioteràpia.

Les radiacions també tenen aplicacions en el campde la indústria, els aliments i les aplicacions domès-tiques, com per exemple:

• Detecció d’esquerdes en edificis.

• Examen de maletes i paquets.

• Estimació de l’antiguitat d’una substància: carbo-ni-14.

• Il·luminació passiva de sortides d’emergència.

• Esterilització de material quirúrgic i aliments.

• Desenvolupament de conreus més rendibles, etc.

NOTA: a la pàgina web del CSN (Consell de Se-guretat Nuclear), www.csn.es, hi pots trobar mol-tes més aplicacions.

• Residus d’alta activitat:

– Combustible utilitzat.

• Residus de baixa i mitjana activitat:

– Eines i material de manteniment utilitzat a lescentrals.

– Xeringues, guants o materials utilitzats en me-dicina nuclear i radioteràpia.

– Fonts radioactives utilitzades en la indústria.

– Material de laboratori contaminat.

Més informació a la pàgina d’ENRESA:

www.enresa.es

Han de coincidir els factors següents:

• Llocs on es donen precipitacions abundants deforma regular.

• Zones d’orografia elevada, amb pendents i ambconques que permeten l’acumulació d’aigües permitjà de la construcció de preses.

• Zones on hi ha necessitats energètiques.

• La vela: cap al 3000 aC els egipcis van fer servirla vela per impulsar les embarcacions.

• La Xina antiga: sabem que utilitzaven carretonsamb veles.

• 700 dC: s’estén el molí de vent i el seu ús esgeneralitza a Europa durant l’edat mitjana. Elvent mou un conjunt d’aspes que giren i trans-meten el moviment a les rodes de moldre el blatper mitjà d’un sistema de transmissió per en-granatges.

• Avió: el 1903, els germans Wright van fer el pri-mer vol controlat amb avió de motor.

Perquè la velocitat del vent és alta (de 6 a 8 m/s)i els corrents d’aire són continus i estables.

A Espanya hi ha 32 mines operatives: 16 a Astúries,1 a Badajoz, 4 a Saragossa, 1 a Àlaba, 2 a la Co-runya, 5 a Madrid, 1 a Terol, 1 a Huelva i 1 a Lleó.

La producció de carbó a Espanya és de 15 milionsde tones l’any.

Econòmicament sí que és una energia rendible,perquè és barata, però la seva transformació enelectricitat a les centrals tèrmiques té un baix ren-diment energètic i un alt cost mediambiental.

49

48

47

46

45

44

43

1

877542 _ 0019-0052.qxd 10/7/07 08:56 Página 27