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Generalidades sobre energía


                       ENERGÍA

                           CONCEPTO DE ENERGÍA



La Energía es un concepto esencial de las ciencias, desde un punto de vista

material complejo de definir. La más básica de sus definiciones indica que se trata

de la capacidad que poseen los cuerpos para producir Trabajo, es decir la

cantidad de energía que contienen los cuerpos se mide por el trabajo que son

capaces de realizar.



La realidad del mundo físico demuestra que la energía, siendo única, puede

presentarse bajo diversas formas capaces de transformarse unas a otras.



7.1 FORMAS DE ENERGÍA

Algunas formas básicas de energía son:



      Energía cinética.

Energía que un objeto posee debido a su movimiento. La energía cinética

depende de la masa y la velocidad del objeto según la ecuación:

                                 E = (1/2)mv2

donde m es la masa del objeto y v2 la velocidad del mismo elevada al cuadrado.
Generalidades sobre energía
       Energía potencial

Energía almacenada que posee un sistema como resultado de las posiciones

relativas de sus componentes. Por ejemplo, si se mantiene una pelota a una cierta

distancia del suelo, el sistema formado por la pelota y la Tierra tiene una

determinada energía potencial; si se eleva más la pelota, la energía potencial del

sistema aumenta.



       Energía Mecánica.

Suma de las energías cinética y potencial de un cuerpo en un sistema de

referencia dado. La energía mecánica de un cuerpo depende tanto de su posición,

pues la energía potencial depende de ella, como de su velocidad, de la que

depende la energía cinética.



       Energía Electromagnética.

Generada por Campos Electrostáticos, Campos Magnéticos o bien por Corrientes

Eléctricas.



       Energía Térmica.

Energía que se transfiere de un cuerpo a otro debido a su diferencia de

temperaturas. También recibe el nombre de calor. La unidad de la energía térmica

es el julio, pero aún se sigue utilizando la unidad histórica del calor, la caloría.
Generalidades sobre energía
      Energía Química.

Energía que poseen los compuestos. Se pone de manifiesto por el proceso de

conversión generado en una reacción química.



      Energía Metabólica.

Es la generada por los organismos vivos gracias a procesos químicos de

oxidación como producto de los alimentos que ingieren.



7.2 FUENTES Y TRANSFORMACIONES DE ENERGÍA

Las fuentes de energía se pueden clasificar en:



7.2.1. Fuentes de energía renovables.       Las energías renovables son aquellas

que llegan en forma continua a la Tierra y que a escalas de tiempo real parecen

ser inagotables.



Son fuentes de energía renovable:



      Energía Hidráulica

Es aquella energía obtenida principalmente de las corrientes de agua de los ríos.

El agua de un río se almacena en grandes embalses artificiales que se ubican a

gran altura respecto de un nivel de referencia. Posteriormente, el agua se deja

caer por medio de ductos hasta el nivel de referencia, por lo tanto toda su energía

potencial se forma en energía cinética, las caídas de agua se aprovecha, por
Generalidades sobre energía
ejemplo, para mover turbinas generadoras de electricidad (aquella que posee un

cuerpo gracias a su estado de movimiento).



La hidroelectricidad es un recurso natural disponible en las zonas que presentan

suficiente cantidad de agua. Su desarrollo requiere construir pantanos, presas,

canales de derivación, y la instalación de grandes turbinas y equipamiento para

generar electricidad



       Energía Solar

Es la energía que llega a la Tierra proveniente de la estrella más cercana a

nuestro planeta: El Sol. Esta energía abarca un amplio espectro de Radiación

Electromagnética, donde la luz solar es la parte visible de tal espectro. La energía

solar es generada por la llamada Fusión Nuclear que es la fuente de vida de todas

las estrellas del Universo.



El hombre puede transformar la energía solar en energía térmica o eléctrica. En el

primer caso la energía solar es aprovechada para elevar la temperatura de un

fluido, como por ejemplo el agua, y en el segundo caso la energía luminosa del sol

transportada por sus fotones de luz incide sobre la superficie de un material

semiconductor (Ej.: el silicio), produciendo el movimiento de ciertos electrones que

componen la estructura atómica del material. Un movimiento de electrones

produce una corriente eléctrica que se puede utilizar como fuente de energía de

componentes eléctricos o bien electrónicos.

       Energía Eólica
Generalidades sobre energía
Esta energía es producida por los vientos generados en la atmósfera terrestre. Se

puede transformar en energía eléctrica mediante el uso de turbinas eólicas que

basan su funcionamiento en el giro de aspas movidas por los vientos. Bajo el

mismo principio se puede utilizar como mecanismo de extracción de aguas

subterráneas o de ciertos tipos de molinos para la agricultura.



Al igual que la energía solar se trata de un tipo de energía limpia, la cual sin

embargo presenta dificultades, pues no existen en la naturaleza flujos de aire

constantes en el tiempo, más bien son dispersos e intermitentes.



Este tipo de energía puede ser de gran utilidad en regiones aisladas y de difícil

acceso y que tienen necesidades de energía eléctrica, y cuyos vientos son

apreciables en el transcurso del año.



      Biomasa

Esta energía se obtiene de ciertos compuestos orgánicos que se han producido en

el tiempo por procesos naturales, es decir, producto de transformaciones químicas

y biológicas sobre algunas especies vegetales o bien sobre ciertos materiales. Un

ejemplo de tal proceso lo constituyen los residuos forestales, los residuos de la

agricultura y los residuos domésticos. Estos residuos se transforman con

posterioridad en combustibles.
Generalidades sobre energía
En el caso de los residuos domésticos es necesario como paso previo a la

obtención de energía, un plan amplio para la adecuada clasificación de las

basuras y su posterior reciclaje.



         Energía Mareomotriz

Es la energía obtenida del movimiento de las mareas y las olas del mar, es decir,

se aprovecha la diferencia de nivel entre pleamar y bajamar. El Movimiento de

mareas es generado por la interacción gravitatoria entre la Tierra y la Luna. Tal

movimiento se utiliza para traspasar energía cinética a generadores de

electricidad.



La gran dificultad para la obtención de este tipo de energía es por una parte su

alto costo y el establecimiento de un lugar apto geográficamente para confinar

grandes masas de agua en recintos naturales.



7.2.2.    Fuentes de energía no renovables.        Son fuentes de energía no

renovables aquellas que se encuentran en forma limitada en nuestro planeta y se

agotan a medida que se les consume.



Son fuentes de energía no renovables:



         El Carbón

Es un combustible fósil, formado por la acumulación de vegetales durante el

Periodo Carbonífero de la era Primaria de nuestro planeta. Estos vegetales a lo
Generalidades sobre energía
largo del tiempo han sufrido el encierro en el subsuelo terrestre, experimentando

cambios de presión y temperatura lo que ha posibilitado la acción de reacciones

químicas que los han transformado en variados tipos de carbón mineral.



      El Petróleo

Es un aceite natural de origen mineral constituido por una mezcla de

hidrocarburos.    Estos hidrocarburos se producen por antiguos restos de

organismos vegetales, organismos acuáticos y organismos vivos depositados en

las profundidades de la corteza terrestre en forma de sedimentos.



      El Gas Natural

Es una mezcla de gases combustibles depositados en forma natural en el

subsuelo de la Tierra y que poseen un gran poder calorífico. En ocasiones los

yacimientos de gas natural se encuentran acompañados por yacimientos de

petróleo.   El principal componente del gas natural es el metano y en menor

proporción los gases de etano, propano y butano.



      Energía Geotérmica

Energía contenida en el interior de la Tierra en forma de gases. Al ser extraída 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).




      Energía Nuclear
Generalidades sobre energía
La energía nuclear es aquella que se libera como resultado de una reacción

nuclear. Se puede obtener por el proceso de Fisión Nuclear (división de núcleos

atómicos pesados) o bien por Fusión Nuclear (unión de núcleos atómicos muy

livianos). En las reacciones nucleares se libera una gran cantidad de energía

debido a que parte de la masa de las partículas involucradas en el proceso, se

transforma directamente en energía. Lo anterior se puede explicar basándose en

la relación Masa-Energía producto de la genialidad del gran físico Albert Einstein.



Con relación a la liberación de energía, una reacción nuclear es un millar de veces

más energética que una reacción química, por ejemplo la generada por la

combustión del combustible fósil del metano.

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  • 1. Generalidades sobre energía ENERGÍA CONCEPTO DE ENERGÍA La Energía es un concepto esencial de las ciencias, desde un punto de vista material complejo de definir. La más básica de sus definiciones indica que se trata de la capacidad que poseen los cuerpos para producir Trabajo, es decir la cantidad de energía que contienen los cuerpos se mide por el trabajo que son capaces de realizar. La realidad del mundo físico demuestra que la energía, siendo única, puede presentarse bajo diversas formas capaces de transformarse unas a otras. 7.1 FORMAS DE ENERGÍA Algunas formas básicas de energía son: Energía cinética. Energía que un objeto posee debido a su movimiento. La energía cinética depende de la masa y la velocidad del objeto según la ecuación: E = (1/2)mv2 donde m es la masa del objeto y v2 la velocidad del mismo elevada al cuadrado.
  • 2. Generalidades sobre energía Energía potencial Energía almacenada que posee un sistema como resultado de las posiciones relativas de sus componentes. Por ejemplo, si se mantiene una pelota a una cierta distancia del suelo, el sistema formado por la pelota y la Tierra tiene una determinada energía potencial; si se eleva más la pelota, la energía potencial del sistema aumenta. Energía Mecánica. Suma de las energías cinética y potencial de un cuerpo en un sistema de referencia dado. La energía mecánica de un cuerpo depende tanto de su posición, pues la energía potencial depende de ella, como de su velocidad, de la que depende la energía cinética. Energía Electromagnética. Generada por Campos Electrostáticos, Campos Magnéticos o bien por Corrientes Eléctricas. Energía Térmica. Energía que se transfiere de un cuerpo a otro debido a su diferencia de temperaturas. También recibe el nombre de calor. La unidad de la energía térmica es el julio, pero aún se sigue utilizando la unidad histórica del calor, la caloría.
  • 3. Generalidades sobre energía Energía Química. Energía que poseen los compuestos. Se pone de manifiesto por el proceso de conversión generado en una reacción química. Energía Metabólica. Es la generada por los organismos vivos gracias a procesos químicos de oxidación como producto de los alimentos que ingieren. 7.2 FUENTES Y TRANSFORMACIONES DE ENERGÍA Las fuentes de energía se pueden clasificar en: 7.2.1. Fuentes de energía renovables. Las energías renovables son aquellas que llegan en forma continua a la Tierra y que a escalas de tiempo real parecen ser inagotables. Son fuentes de energía renovable: Energía Hidráulica Es aquella energía obtenida principalmente de las corrientes de agua de los ríos. El agua de un río se almacena en grandes embalses artificiales que se ubican a gran altura respecto de un nivel de referencia. Posteriormente, el agua se deja caer por medio de ductos hasta el nivel de referencia, por lo tanto toda su energía potencial se forma en energía cinética, las caídas de agua se aprovecha, por
  • 4. Generalidades sobre energía ejemplo, para mover turbinas generadoras de electricidad (aquella que posee un cuerpo gracias a su estado de movimiento). La hidroelectricidad es un recurso natural disponible en las zonas que presentan suficiente cantidad de agua. Su desarrollo requiere construir pantanos, presas, canales de derivación, y la instalación de grandes turbinas y equipamiento para generar electricidad Energía Solar Es la energía que llega a la Tierra proveniente de la estrella más cercana a nuestro planeta: El Sol. Esta energía abarca un amplio espectro de Radiación Electromagnética, donde la luz solar es la parte visible de tal espectro. La energía solar es generada por la llamada Fusión Nuclear que es la fuente de vida de todas las estrellas del Universo. El hombre puede transformar la energía solar en energía térmica o eléctrica. En el primer caso la energía solar es aprovechada para elevar la temperatura de un fluido, como por ejemplo el agua, y en el segundo caso la energía luminosa del sol transportada por sus fotones de luz incide sobre la superficie de un material semiconductor (Ej.: el silicio), produciendo el movimiento de ciertos electrones que componen la estructura atómica del material. Un movimiento de electrones produce una corriente eléctrica que se puede utilizar como fuente de energía de componentes eléctricos o bien electrónicos. Energía Eólica
  • 5. Generalidades sobre energía Esta energía es producida por los vientos generados en la atmósfera terrestre. Se puede transformar en energía eléctrica mediante el uso de turbinas eólicas que basan su funcionamiento en el giro de aspas movidas por los vientos. Bajo el mismo principio se puede utilizar como mecanismo de extracción de aguas subterráneas o de ciertos tipos de molinos para la agricultura. Al igual que la energía solar se trata de un tipo de energía limpia, la cual sin embargo presenta dificultades, pues no existen en la naturaleza flujos de aire constantes en el tiempo, más bien son dispersos e intermitentes. Este tipo de energía puede ser de gran utilidad en regiones aisladas y de difícil acceso y que tienen necesidades de energía eléctrica, y cuyos vientos son apreciables en el transcurso del año. Biomasa Esta energía se obtiene de ciertos compuestos orgánicos que se han producido en el tiempo por procesos naturales, es decir, producto de transformaciones químicas y biológicas sobre algunas especies vegetales o bien sobre ciertos materiales. Un ejemplo de tal proceso lo constituyen los residuos forestales, los residuos de la agricultura y los residuos domésticos. Estos residuos se transforman con posterioridad en combustibles.
  • 6. Generalidades sobre energía En el caso de los residuos domésticos es necesario como paso previo a la obtención de energía, un plan amplio para la adecuada clasificación de las basuras y su posterior reciclaje. Energía Mareomotriz Es la energía obtenida del movimiento de las mareas y las olas del mar, es decir, se aprovecha la diferencia de nivel entre pleamar y bajamar. El Movimiento de mareas es generado por la interacción gravitatoria entre la Tierra y la Luna. Tal movimiento se utiliza para traspasar energía cinética a generadores de electricidad. La gran dificultad para la obtención de este tipo de energía es por una parte su alto costo y el establecimiento de un lugar apto geográficamente para confinar grandes masas de agua en recintos naturales. 7.2.2. Fuentes de energía no renovables. Son fuentes de energía no renovables aquellas que se encuentran en forma limitada en nuestro planeta y se agotan a medida que se les consume. Son fuentes de energía no renovables: El Carbón Es un combustible fósil, formado por la acumulación de vegetales durante el Periodo Carbonífero de la era Primaria de nuestro planeta. Estos vegetales a lo
  • 7. Generalidades sobre energía largo del tiempo han sufrido el encierro en el subsuelo terrestre, experimentando cambios de presión y temperatura lo que ha posibilitado la acción de reacciones químicas que los han transformado en variados tipos de carbón mineral. El Petróleo Es un aceite natural de origen mineral constituido por una mezcla de hidrocarburos. Estos hidrocarburos se producen por antiguos restos de organismos vegetales, organismos acuáticos y organismos vivos depositados en las profundidades de la corteza terrestre en forma de sedimentos. El Gas Natural Es una mezcla de gases combustibles depositados en forma natural en el subsuelo de la Tierra y que poseen un gran poder calorífico. En ocasiones los yacimientos de gas natural se encuentran acompañados por yacimientos de petróleo. El principal componente del gas natural es el metano y en menor proporción los gases de etano, propano y butano. Energía Geotérmica Energía contenida en el interior de la Tierra en forma de gases. Al ser extraída 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). Energía Nuclear
  • 8. Generalidades sobre energía La energía nuclear es aquella que se libera como resultado de una reacción nuclear. Se puede obtener por el proceso de Fisión Nuclear (división de núcleos atómicos pesados) o bien por Fusión Nuclear (unión de núcleos atómicos muy livianos). En las reacciones nucleares se libera una gran cantidad de energía debido a que parte de la masa de las partículas involucradas en el proceso, se transforma directamente en energía. Lo anterior se puede explicar basándose en la relación Masa-Energía producto de la genialidad del gran físico Albert Einstein. Con relación a la liberación de energía, una reacción nuclear es un millar de veces más energética que una reacción química, por ejemplo la generada por la combustión del combustible fósil del metano.