Transformaciones de la energía

Una característica fundamental de la energía es que “no puede ser creada ni destruida”, pero si transformada de un tipo de energía en otra. Por ejemplo:

*La energía eólica, que en el molino de viento se transforma en energía mecánica presente en un eje que gira.

*La energía química del carbón mineral que en el proceso de combustión se transforma en energía térmica, esta energía térmica puede generar vapor de agua, que aplicado a una turbina de vapor genera energía mecánica.

*La energía hidráulica que en los molinos de agua o en las turbinas hidráulicas se transforma en energía mecánica.

*La energía mecánica que en una dinamo o en un alternador se transforma en energía  eléctrica. La dinamo entrega corriente continua mientras que el alternador corriente alterna, es decir corriente cuyo sentido se invierte periódicamente.

*La energía química de las pilas, que por una reacción química se transforma en energía eléctrica.

*La energía nuclear que mantiene unida las partículas en el núcleo de cada átomo y que puede ser liberada bajo la forma de energía térmica y radiante.

*La energía eléctrica que en un motor se trasforma en energía mecánica, o en un calefactor en energía térmica.

*Le energía mecánica que con la fricción se transforma en energía térmica.

Conversores de energía:

Los conversores de energía son dispositivos o maquinas que convierten un tipo de energía en otra. Por ejemplo:

Conversores de energía	Energía de entrada	Energía de salida
Motor eléctrico	Energía eléctrica	Energía mecánica
pila	Energía química	Energía eléctrica
Lámpara de luz	Energía eléctrica	Energía radiante
cuerpo humano	Energía química	Energía mecánica

Rendimiento:

En todo proceso de transformación de energía una parte de la energía se dispara bajo forma de calor. Para evaluar la relación entre la energía que entrega un dispositivo y la que absorbe se utiliza el concepto de rendimiento.

Rendimiento =  energía que entrega

                         energía que absorbe

Energía primaria, secundaria y final.

Una fuente de energía primaria es toda forma de energía disponible en la naturaleza antes de ser convertida o transformada. Consiste pues en la energía contenida en los combustibles crudos y otras formas de energía que constituyen una entrada al sistema. Si no es utilizable directamente, debe ser transformada en una fuente de energía secundaria. En la industria energética se distinguen diferentes etapas: la producción de energía primaria, su almacenamiento y transporte en forma de energía secundaria, y su consumo como energía final.

El concepto se utiliza especialmente en estadística energética en el transcurso de la compilación de balances energéticos. Sin embargo, se suele identificar con energía primaria la energía que resulta de la primera transformación (como por ejemplo el calor nuclear, la electricidad eólica o hidráulica) y como energía final la que llega finalmente al utilizador (en el contador) pues son para las que se dispone de datos.

Así, por ejemplo la energía mecánica de un salto de agua es transformada en electricidad y al llegar al utilizador ésta puede ser empleada para diferentes usos (iluminación, producción de frío y calor...). Al nivel del utilizador pues, todas las formas de energía son sustituibles. Esta serie de transformaciones implican una cadena energética - como por ejemplo en la cadena petrolífera: extracción, transporte, refinado y distribución. Cada transformación se caracteriza por su rendimiento, siempre inferior a 1 debido a las pérdidas.

Fuentes de enrgía

La energía de que disponemos proviene:

* Del sol: combustibles fósiles, vientos, corrientes de agua, biomasa.

Los combustibles fósiles (carbón mineral, petróleo y gas natural), representan la energía solar acumulada  a través de siglos.

Por otra parte el viento y los ríos (también fuentes productoras de energía) son consecuencias del calor del sol, que llega  ala tierra calentando su superficie lo que provoca movimientos de aire y consecuentemente los vientos; o evaporando el agua que luego precipita bajo forma de lluvia que alimenta los ríos y mares, cerrando el ciclo meteorológico.

También la biomasa entendida como materia orgánica originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado, utilizable como fuente de energía, refiere a la biomasa útil en términos energéticos, por ejemplo las plantas transforman la energía radiante del Sol en energía química a través de la fotosíntesis, y parte de esa energía química queda almacenada en forma de materia orgánica; la energía química de la biomasa puede recuperarse quemándola directamente o transformándola en combustible. La biomasa de la madera, residuos agrícolas y estiércol continúa siendo una fuente principal de energía y materia útiles en países poco industrializados.

* Del proceso cósmico que dio nacimiento al sistema solar: energía nuclear y energía geotérmica.

* De la atracción gravitatoria sol – tierra – luna: energía de las mareas, menos importante que las dos antes mencionadas.

*Energías renovables y no renovables:

Se denomina energía renovable a la energía que se obtiene de fuentes naturales virtualmente inagotables, unas por la inmensa cantidad de energía que contienen, y otras porque son capaces de regenerarse por medios naturales. Entre las que podemos mencionar: el sol, el viento, los ríos, las mareas, la madera y el carbón vegetal, etc.

Entendemos por fuentes de energía no renovables, a los combustibles fósiles que son recursos no renovables: no podemos reponer lo que gastamos. En algún momento, se acabarán, y tal vez sea necesario disponer de millones de años de evolución similar para contar nuevamente con ellos. Son aquellas cuyas reservas son limitadas y se agotan con el uso. Las principales son la energía nuclear y los combustibles fósiles (el petróleo, el gas natural y el carbón).

Diferentes formas de energía

Las diferentes formas en que se presenta la energía pueden enmarcarse en la siguiente clasificación:

*la energía mecánica, que corrientemente se pone de manifiesto en los movimientos, desplazamiento, etc; puede ser potencial o cinética.

-La energía potencial es la capacidad para efectuar el trabajo que efectúa un cuerpo a su posición o su configuración (por ejemplo un cuerpo que pude caer o un resorte comprimido)

-La energía cinética es la capacidad para efectuar  trabajo que posee un cuerpo debido a su estado de movimiento.

* La energía térmica esta presente en la combustión, en el calentamiento por frotamiento, etc.; en muchos casos es una energía de transición.

*la energía química tiene las características de una energía de reserva, que posibilita otras formas de energía. Como ejemplo los elementos depositarlo de energía química, podemos mencionar las pilas y los acumuladores, los combustibles, los músculos, etc.

* La energía eléctrica es una de las más versátiles, su utilización generalizada en todos los campos del que hacer humano se remonta  poco mas de un siglo y esta íntimamente ligada al desarrollo del mundo de hoy. La circulación de corriente es una manifestación de la energía eléctrica.

* La energía radiante se presenta bajo la forma de radiaciones electromagnéticas: rayos X, rayos gamma, rayos ultravioletas, rayos infrarrojos, luz visible, etc. La zona visible de la energía radiante corresponde a la energía luminosa.

* La energía nuclear se pone de manifiesto bajo la forma de energía térmica, cuando se produce la fisión de núcleos de elementos químicos pesados como el uranio, o la fusión entre si de núcleos de elementos de peso atómico bajo. Actualmente tiene aplicaciones prácticas solamente la fisión nuclear.

Las energías térmica, química, eléctrica, radiante y nuclear directa o indirectamente se pueden transformar en enrgía mecánica.

Concepto de enrgía. Principios de la termodinámica

No es fácil definir el término energía. En el lenguaje cotidiano la asociamos a características, propiedades, actitudes, comportamientos, actividades, etc. Por ejemplo: decimos un producto alimenticio de gran valor energético. Toda actividad entraña una energía que la sustenta, desde un esfuerzo muscular hasta el funcionamiento de un robot; para la producción de cualquier bien o servicio s requiere “energía”, entendiendo el término energía como capacidad para producir trabajo.

En términos físicos energía es todo lo que directa o indirectamente se puede convertir en trabajo mecánico.

El término energía abarca un conjunto de magnitudes, aparentemente diferentes pero íntimamente relacionadas entre si.

Dentro de la  ley de la conservación de la energía constituye el primer principio de la termodinámica y afirma que la cantidad total de energía en cualquier sistema aislado (sin interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de energía. En resumen, la ley de la conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra, por ejemplo, cuando la energía eléctrica se transforma en energía calorífica en un calefactor. Dicho de otra forma: la energía puede transformarse de una forma a otra o transferirse de un cuerpo a otro, pero en su conjunto permanece estable (o constante).

Indice de Energía

Ø  Concepto de energía. Principio de la termodinámica.

Ø  Diferentes fuentes de energía:

*Energía mecánica

*Energía térmica

* Energía química

* Energía eléctrica

* Energía radiante

* Energía nuclear

Ø  Fuentes de energía:

*Del sol

*Del proceso cósmico que dio nacimiento al sistema solar

*De la atracción sol- tierra – luna.

*Renovables y no renovables.

Ø  Energía primaria, secundaria y final.

Ø  Transformaciones de energía:

*Conversores.

*Rendimiento.

FUENTES DE ENERGÍA ELECTRICA.

FUENTES DE ENERGIA ELECTRICA.


CONVERSION DE ENERGIA MECANICA EN ELECTRICA nos referimos a los dinamos o a los alternadores, en los que la corriente eléctrica tiene su origen en fenómenos electromagnéticos.

CONVERSION DE ENERGIA QUIMICA EN ENERGIA ELECTRICA nos referimos a las pilas y los acumuladores, es los que una reacción química provoca una diferencia de potencial eléctrico en sus bornes y consecuentemente, cuando se cierra el circuito, una corriente eléctrica.

La energía eléctrica proveniente de la TRANSFORMACION DE ENERGIA RADIANTE, es la que entrega los llamados paneles solares, compuesto de celdas fotovoltaicas que transforman la energía radiante proveniente del sol, en energía eléctrica.

Des estas tres fuentes proveedoras de energía eléctrica (mecánica, química, radiante) los mecánica es sin duda la mas importante.

Los lugares en donde se efectúa la transformación de energía mecánica en eléctrica, se llama Usinas o Centros de generación, la energía se transforma y lo que tiene lugar en estas cedes es la transformación de esta energía térmica, hidráulica, nuclear, etc; en energía mecánica y luego en energía eléctrica. Según sea el tipo de energía que alimenta la central hablamos de central térmica, hidráulica, nuclear, etc.
Las centrales térmicas son aquellas que usan combustibles fósiles (energía química que durante la combustión se transforma en energía térmica) para alimentar, ya sea un motor de combustión interna o en generador de vapor.

En las centrales hidráulicas la fuerza que mueve el alternador proviene de una turbina hidráulica, en las centrales eolicas de palestras nucleares, del calor producto de la fisión nuclear que genera vapor que alimenta una turbina que mueve el alternador.

Hablamos de alternador porque la corriente que genera es alterna. La corriente alterna tiene la ventaja que puede modificarse la tensión elevándola o bajándola.

La energía eléctrica (de alta y media tensión) proveniente de la central se distribuye mediante una red eléctrica (red de distribución) cuyas ramas terminan en las llamadas subestaciones de transformación que rebaja la tensión de la red.

Las rede de distribución pueden ser aéreas o subterráneas, actualmente en las ciudades se trata que sean subterráneas, normalmente tendidas bajo veredas y calles.

De las subestaciones de transformación surgen redes de distribución secundarias a las cuales esta conectado cada usuario a través de un medidor y un interruptor general; en el caso de instalaciones familiares, conviene colocar luego del medidor y el interruptor general, un interruptor diferencial que actúa y corta la corriente.
El circuito eléctrico de una casa es embutido en las paredes y su presencia física se pone de manifiesto en las llaves interruptores, los tomacorrientes, as cajas de conexión.

Los conductores que conforman el circuito eléctrico son de cobre, con una cubierta aislante de plástico y están alojados en caños embutidos en la mampostería, la corriente circula por los conductores, de los cuales el neutro, esta al potencial de tierra y el otro, el polo vivo, al potencial de 220 volt; hay un tercer conductor conectado directamente a tierra que sirve como protección porque al mismo tiempo pueden derivarse todas las perdidas en los artefactos conectados a la red.

CORRIENTE CONTINUA Y CORRIENTE ALTERNA.

CORRIENTE CONTINUA Y CORRIENTE ALTERNA.


-Corriente continua: la corriente circula en los conductores en un solo sentido, y podemos hablar de un polo positivo y un polo negativo, el caso mas común son las pilas y los acumuladores.


-Corriente alterna: el sentido de circulación cambia constantemente, cuando uno de los conductores esta conectado a tierra, como sucede con la red de distribución eléctrica que llega a nuestras casas, podemos hablar de polo vivo y polo neutro.

UNIDADES DE MEDICIÓN DE ENERGÍA Y DE TRABAJO.

UNIDADES DE MEDICIÓN DE ENERGIA Y DE TRABAJO.


El trabajo y la energía se miden con la misma unidad.

La potencia en la energía en la unidad de tiempo.


                                             Potencia = Energía
                                                             -------
                                                             Tiempo


En lo referente al trabajo, si tomamos como unidad de medida de la fuerza el newton (N) e indicamos el desplazamiento en metros, la unidad de medida es el joule.

Un walt es la potencia correspondiente a un joule por segundo.

Otras unidades son: el kilogrametro (kgm), el kilowalt-hora (KWh), el ergio (erg), la caloria (cal), el elctron-volt(ev), etc.
 

 

CORRIENTE ELECTRICA Y CIRCUITO ELECTRICO.

CORRIENTE ELECTRICA Y CIRCUITO ELECTRICO.

Cuando se conectan dos polos, mediante un circuito formado por elementos conductores de la electricidad, la diferencia de potencial eléctrico produce en el circuito una circulación de corriente eléctrica, un desplazamiento de cargas eléctricas (electrones). Toma el nombre de circuito eléctrico, todo circuito por el cual circula o puede circular corriente eléctrica.

El circuito eléctrico mas elemental esta compuesto de un fuente de energía (pila, acumulador, generador, etc), un dispositivo consumidor-utilizador (lámpara, motor, resistencia, etc) y los cables que cierran el circuito (circuito de utilización). Este circuito puede completarse agregando una llave interruptora (elemento de control) que permita interrumpir o no la circulación.

El sentido de circulación de la corriente eléctrica es el del flujo de electrones (cargas negativas) que se van desplazando del polo negativo de la fuente generadora de electricidad (dinamo, alternador, pila, etc) donde hay un exceso de electrones, al otro polo, donde la falta de electrones, hace que tenga una polaridad positiva. Convencionalmente se indica como sentido de circulación una que ira del polo positivo al negativo, inverso al sentido del flujo de electrones.

ELECTRICIDAD.

CONCEPTO DE ELECTRICIDAD.

El termino electricidad esta asociado a energía eléctrica y se utiliza para referirse a la energía eléctrica que se suministra como servicio, caracterizada el tiempo de la física relacionada con los fenómenos eléctricos.
De las diferentes formas que se presenta la energía, la eléctrica es la que tiene una aspecto mas amplio de aplicaciones, tanto familiar, como comerciales e industriales.

La energía eléctrica es la mas dúctil, versátil, y cómoda de todas, debido a sus múltiples ventajas, entre  las que podemos nombrar, la facilidad de transportarla y distribuirla a gran distancia, transformarla en otra energía (calórico, luminosa, mecánica, química, etc); la disponibilidad inmediata, la ausencia contaminica, debido a esto sus aplicaciones son numerosas.

La facilidad de transporte con poca pedida a través de cables conductores (la red eléctrica) es un hecho importante.

Otra aspecto es la facilidad y comodidad con que puede transformarse en otra forma de energía: luminosa, mecánica, calórico o química.

La energía eléctrica, que esta asociada a la presencia de cargas eléctricas (potencial eléctrico) y al movimiento de estas cargas, se la obtiene mediante la transformación (conversión) de otras formas de energía (mecánica, química, radiante o térmica), es una Energía derivada. Normalmente se presenta bajo la forma de una diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos o polos.
 

INDICE.

“Electricidad”

Ø   Concepto de electricidad.

Ø   Corrientes eléctrica y circuito eléctrico.

Ø    Unidades de medición de energía y de trabajo.

Ø   Corriente continua y corriente alternas.

Ø  Fuentes de energía eléctrica.