LA ENERGÍA

1. LA ENERGÍA Presentación realizada por: Virgilio Marco Aparicio. Profesor de Apoyo al Área Práctica del IES Tiempos Modernos. ZARAGOZA

2. LA ENERGÍA ÍNDICE • Formas y transformaciones de energía • Fuentes no renovables de energía. • Fuentes renovables de energía. • Trabajo y potencia. • Motores. • Motores de fluidos. • Motores térmicos.

3. Al índice FORMAS Y TRANSFORMACIONES DE LA ENERGÍA I. DEFINICIÓN La energía es una propiedad de los cuerpos según la cual éstos pueden transformar su estado o su posición u originar transformaciones en el estado o la posición de otros cuerpos.

4. Al índice FORMAS Y TRANSFORMACIONES DE LA ENERGÍA II. La energía interviene en todos los cambios que ocurren en el universo, se precisa para calentar, iluminar, deformar, mover y para que la vida sea posible.

5. Al índice FORMAS Y TRANSFORMACIONES DE LA ENERGÍA III. La energía puede manifestarse de muchas formas. Por ejemplo: Mecánica. La energía relacionada con los cuerpos o la materia en movimiento. Puede ser: Cinética:la que tiene una masa moviéndose a una velocidad. Potencial: la que tiene un cuerpo debido a su posición en el espacio (gravedad) o a su deformación (tensión, torsión, etc) Mecánica Cinética Potencial

6. Al índice FORMAS Y TRANSFORMACIONES DE LA ENERGÍA IV. La energía puede manifestarse de muchas formas. Por ejemplo: Eléctrica. La energía asociada a los electrones de la corteza de los átomos. Térmica. La energía asociada al calor. Luminosa. La energía asociada a la luz. Nuclear. La energía asociada a las partículas del núcleo de los átomos. Química. La energía asociada a las reacciones químicas.

7. Al índice FORMAS Y TRANSFORMACIONES DE LA ENERGÍA V. Transformaciones de la energía. Todas las formas de energía son convertibles, es decir, se pueden transformar las unas en las otras. Cuando la energía se utiliza, no se gasta, sólo se transforma. A medida que la energía se utiliza pierde su calidad para poderse aprovechar realizando trabajo. En las centrales eléctricas, el calor, u otras formas de energía, se transforman en energía mecánica, que luego vuelve a transformarse en energía eléctrica, la cual transformamos en energía, luminosa o de otro tipo en nuestras casas. La energía mecánica del viento se transforma en energía eléctrica en un aerogenerador.

8. Al índice FORMAS Y TRANSFORMACIONES DE LA ENERGÍA VI. Energía almacenada. Algunos cuerpos, ya sea por su posición en el espacio, o por su composición u otras causas, tienen energía almacenada. Es decir, puede obtenerse energía a partir de ellos. Cuando se usa la energía almacenada, se convierte en otro tipo de energía. Los combustibles, las pilas y las baterías tienen energía almacenada. También algunos dispositivos como los muelles, las gomas elásticas o los arcos.

9. Al índice FORMAS Y TRANSFORMACIONES DE LA ENERGÍA VII. Fuentes de energía. Son los materiales o los fenómenos a partir de los cuales podemos obtener energía No renovables. Son las fuentes de las que sólo existe una cantidad limitada. Eso sucede con el carbón, el petróleo o el uranio radioactivo, por ejemplo. Renovables. Son las fuentes de las que existe una cantidad ilimitada. Eso sucede con el sol, el viento, las mareas y las corrientes de agua por ejemplo.

10. Al índice FUENTES NO RENOVABLES DE ENERGÍA I. El petróleo, el carbón, y el gas natural se formaron de los restos de fósiles y de la descomposición de animales y plantas hace millones de años. El petróleo. Es un líquido oscuro y viscosos que contiene cientos de compuestos diferentes, en su mayoría hidrocarburos. Se considera que hay reservas para unos 100 años. Una vez extraído de los pozos, se separan y transforman sus componentes en las refinerías. Del petróleo se obtienen gasolinas, fueloil, plásticos, fertilizantes, medicinas, pesticidas, etc.

11. Al índice FUENTES NO RENOVABLES DE ENERGÍA II. El petróleo, el carbón, y el gas natural se formaron de los restos de fósiles y de la descomposición de animales y plantas hace millones de años. El carbón. Es una roca formada por carbono mezclado con otras sustancias. Se calcula que hay reservas para entre unos 200 y unos 1000 años. Se utiliza en la industria siderúrgica, en la producción de gas y otros combustibles, en calefacción y en centrales termoeléctricas.

12. Al índice FUENTES NO RENOVABLES DE ENERGÍA III. El petróleo, el carbón, y el gas natural se formaron de los restos de fósiles y de la descomposición de animales y plantas hace millones de años. El gas natural. Es una mezcla de hidrocarburos (metano, butano y propano) que puede encontrase junto a un pozo petrolífero o en una bolsa independiente. Su poder calorífico es mayor que el de muchos de los derivados del petróleo y es mucho más limpio. Se transporta mediante gasoductos y se puede licuar para almacenarlo en depósitos o distribuirlo en bombonas.

13. Al índice FUENTES NO RENOVABLES DE ENERGÍA IV. Los minerales radiactivos son algunos, como el uranio o el radio, cuyos átomos se descomponen espontáneamente desprendiendo partículas de energía. El uranio. Es el combustible radiactivo más utilizado. La pechblenda es el mineral que contiene una mayor cantidad de uranio. La energía que proporciona no es por combustión, sino por la llamada fisión nuclear, que consiste en romper los núcleos de los átomos formando una reacción en cadena. Una tonelada de uranio da la misma energía que un millón de toneladas de carbón, pero deja unos residuos mucho más radiactivos que el uranio y que son peligrosos durante miles de años.

14. Al índice FUENTES RENOVABLES DE ENERGÍA I. Las fuentes renovables de energía no corren peligro de agotarse, afectan menos al medio ambiente y son menos peligrosas. La energía hidráulica. Aprovecha saltos de agua para convertir la energía del agua al caer en energía eléctrica. Es la energía renovable más utilizada. Las presas no contaminan y el agua puede usarse para otros usos, pero afectan mucho a la vida de los ríos e inundan tierras y pueblos.

15. Al índice FUENTES RENOVABLES DE ENERGÍA II. Las fuentes renovables de energía no corren peligro de agotarse, afectan menos al medio ambiente y son menos peligrosas. La energía eólica. Aprovecha la energía del viento para producir energía eléctrica mediante los aerogeneradores La energía de los aerogeneradores es almacenada en una especie de enormes baterías recargables llamadas acumuladores o distribuida mediante centrales y líneas. Los aerogeneradores no contaminan, pero producen ruido, modifican el paisaje y matan aves migratorias.

16. Al índice FUENTES RENOVABLES DE ENERGÍA III. Las fuentes renovables de energía no corren peligro de agotarse, afectan menos al medio ambiente y son menos peligrosas. La energía solar. Aprovecha la energía del sol para producir energía, A veces se aprovecha el calor, mediante colectores solares que se instalan en viviendas y edificios. Otras veces se convierte en energía eléctrica, mediante células fotovoltaicas , cuyo precio suele resultar elevado. También se construyen centrales solares que, mediante concentradores solares logran elevadas temperaturas para obtener vapor de agua con el que se produce electricidad al actuar sobre grandes turbinas.

17. Al índice FUENTES RENOVABLES DE ENERGÍA IV. Las fuentes renovables de energía no corren peligro de agotarse, afectan menos al medio ambiente y son menos peligrosas. La biomasa. Es la masa formada por restos de animales, plantas, y otras materias orgánicas de las que se puede obtener energía. Puede usarse como combustible directamente o también para obtener otros combustibles líquidos como biofuel, metano o etanol y para obtener biogas.

18. Al índice TRABAJO Y POTENCIA I. La energía, en sus diversos tipos, se utiliza en las máquinas, las cuales transforman la energía que reciben en otra u otras. Un secador, por ejemplo, recibe energía eléctrica y produce energía mecánica, calor y sonido. El trabajo. Es la energía que se debe aplicar a un cuerpo o a una carga para conseguir que se mueva o modifique su forma o estado. Él trabajo es energía que se traspasa, se mide en Julios. Un Julio es la energía que se debe comunicar a un cuerpo que pese 100 gramos para elevarlo 1 metro en vertical. No debemos confundir trabajo y esfuerzo. Si realizamos una fuerza sin lograr ninguna modificación hacemos un esfuerzo, pero no un trabajo. Si al realizar una fuerza logramos una modificación hacemos esfuerzo y realizamos trabajo.

19. Al índice TRABAJO Y POTENCIA II. La potencia, es la cantidad de trabajo que una máquina es capaz de producir en un tiempo determinado. Potencia = Trabajo/Tiempo. La energía necesaria para hacer un trabajo es la misma, pero según con qué máquina se haga se precisará más o menos esfuerzo y se hará en más o menos tiempo. La potencia se mide en watios. Un watio es la potencia necesaria para hacer un trabajo de un julio durante un segundo. El rendimiento. Las máquinas precisan que se les suministre energía para que puedan producir trabajo. En todas las máquinas se pierde algo del trabajo aplicado. El rendimiento es la relación entre el trabajo útil que proporciona una máquina y la energía que se le debe suministrar para para que lo proporcione. El rendimiento se expresa en % y se representa con la letra µ. µ = Trabajo útil/Energía suministrada. Una máquina es mejor cuanta mayor potencia y mayor rendimiento tiene.

20. Al índice MOTORES I. Los motores. Son dispositivos que transforman cualquier tipo de energía en energía mecánica. Motores eléctricos. Se usan en la mayoría de los electrodomésticos, máquinas herramientas, ascensores. Usan electricidad de la red eléctrica o de pilas y baterías. Motores de combustión. Se emplean en automóviles, motos, barcos, aviones, etc. Utilizan la energía que se desprende al quemar o explosionar un combustible.

21. Al índice MOTORES II. Los motores. Son dispositivos que transforman cualquier tipo de energía en energía mecánica. Motores de resorte. Aprovechan para su funcionamiento la elasticidad de algunos materiales. Son ejemplos de estos motores los relojes de cuerda, las cajitas de música, etc. Ruedas hidráulicas. Transforman la energía del agua que circula, al golpear contra las palas o álabes de la rueda, en la rotación de un eje. Se han usado y se usan para moler grano, elevar agua, golpear, etc.

22. Al índice MOTORES III. Los motores. Son dispositivos que transforman cualquier tipo de energía en energía mecánica. Las turbinas hidráulicas. Aprovechan el movimiento del agua, pero están sumergidas en ella. Son usadas en las centrales hidroeléctricas. Las turbinas constan de canal de admisión, por donde penetra el agua; distribuidor que encauza el agua hacia el elemento móvil; y rodete que es el elemento que dispone de las palas que giran. El molino de viento. Aprovechan la energía del viento para trabajos como bombear agua, mover barcos, moler grano, etc. Los molinos suelen ser orientables para aprovechar el viento aunque cambie de dirección

23. Al índice MOTORES DE FLUIDOS I. Las máquinas hidráulicas. Son máquinas capaces de multiplicar una fuerza gracias a las propiedades de los fluidos. Cuando presionamos en un fluido, la presión se transmite con la misma intensidad a todos los puntos del fluido de forma instantánea. Si tenemos dos cilindros iguales con sus émbolos, unidos por un tubo que contiene líquido, al presionar en uno conseguimos que el otro se eleve la misma distancia que hemos hecho bajar al primero. Si uno de los cilindros tiene una superficie nueve veces menor que el otro, al presionarlo la presión se transmite al mayor en todos sus puntos. La fuerza conseguida en el mayor es nueve veces mayor que la realizada, ahora bien, el mayor se desplaza un espacio nueve veces menor.

24. Al índice MOTORES DE FLUIDOS II. Las bombas hidráulicas. Son máquinas usadas para impulsar los fluidos, ya sea para elevarlos o para transportarlos a otro lugar. Hay varios tipos de bombas hidráulicas. Bombas de pistón. Tiene forma de cilindro con un pistón en su interior que al subir y bajar bombea el líquido. Constan de dos válvulas para la entrada y salida del líquido. Bombas centrífugas. Son más o menos cilíndricas con un orificio de entrada en el centro de la base y otro de salida en la pared lateral. Disponen de un rotor con paletas accionado por un motor. Al girar el rotor se aspira el agua y las paletas la impulsan hacia la salida. Bombas rotativas. Contienen dos rotores engranados entre sí. Los rotores giran a igual velocidad pero en sentido contrario. Al girar impulsan el líquido.

25. Al índice MOTORES DE FLUIDOS III. El aire comprimido. El aire también puede transmitir la presión como los otros fluidos, pero también se puede comprimir por lo que ocupa menos espacio. Máquinas neumáticas. Son las que aprovechan la fuerza del aire comprimido. Se usan para fabricar máquinas herramientas, mecanismos de apertura y cierre en autobuses, atracciones de feria, etc. Compresores. Son máquinas que se utilizan para comprimir el aire que luego usan las máquinas neumáticas. Disponen de una bomba que comprime el aire y un depósito que lo almacena ya comprimido.

26. Al índice MOTORES TÉRMICOS I. Obtienen la energía necesaria a partir del calor de una combustión. El calor es absorbido por un gas que se expande y, entonces, pone en movimiento la máquina. Motores de combustión externa. Generan vapor con el calor y el vapor a presión mueve los mecanismos. La máquina de vapor es un ejemplo. Motores de combustión interna. Aprovechan la expansión de los gases producidos por una explosión que se produce en su interior. El motor de cuatro tiempos es un ejemplo.

27. Al índice MOTORES TÉRMICOS II. Motor de cuatro tiempos. Es uno de los motores más utilizados en automoción. Dispone de uno o más cilindros con un émbolo en su interior que se mueve impulsado por la explosión del combustible dentro del cilindro. El émbolo o pistón transmite el movimiento a una biela y de ahí a los otros mecanismos. Los cuatro tiempos son : admisión, compresión, explosión y escape.

28. Al índice MOTORES TÉRMICOS III. La turbina de gas. Es un motor térmico rotativo de combustión interna. Consta de compresor, cámara de combustión, turbina y conducto de salida. Se emplean en la producción de electricidad y en la propulsión de aeronaves. Los reactores. Son un tipo especial de turbinas de vapor usadas en aviones y cohetes. Se basan en el principio de la acción y reacción. La acción es la fuerza de los gases al salir y la reacción, que es la que impulsa la nave, es la que causa el aire exterior al rechazar el empuje del gas expulsado