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Institución Educativa Policarpa Salavarrieta Grado 7º
DATOS PRELIMINARES
Fecha:
Área: Tecnología e Informática.
Asignatura: Tecnología.
Intensidad Horaria: 2 horas semanales.
Grado: 7º (SEPTIMO)
Unidad Conceptual: La Energía.
Contenido:
Energía
Trabajo
Potencia
Formas o Manifestaciones de la Energía
Competencia:
Dar Ejemplos de energías no renovables y su utilización en determinados
momentos históricos.
Motivación:
Se realizan preguntas sobre el tema a los estudiantes antes de iniciar la clase. Las
preguntas pueden ser las siguientes: ¿Qué son energías no renovables? ¿Cuáles
conocen?; además se hace una breve introducción en el tema explicando que
incidencias tienen las energías no renovables en el medio ambiente.
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Síntesis Conceptual
La Energía
Al mirar a nuestro alrededor se observa que las plantas crecen, los animales se
trasladan y que las máquinas y herramientas realizan las más variadas tareas.
Todas estas actividades tienen en común que precisan del concurso de la energía.
La energía es una propiedad asociada a los objetos y sustancias y se manifiesta en
las transformaciones que ocurren en la
naturaleza. La energía se manifiesta en los
cambios físicos, por ejemplo, al elevar un
objeto, transportarlo, deformarlo o
calentarlo. La energía está presente
también en los cambios químicos, como al
quemar un trozo de madera o en la
descomposición de agua mediante la
corriente eléctrica.
El Trabajo
El Trabajo es una de las formas de transmisión de energía entre los cuerpos. Para
realizar un trabajo es preciso ejercer una fuerza sobre un cuerpo y que éste se
desplace.
El trabajo, W, de una fuerza aplicada a
un cuerpo es igual al producto de la
componente de la fuerza en la dirección
del movimiento (Fx)), por el
desplazamiento (s), del cuerpo.
W = Fx· S
El trabajo, W, se mide en julios (J). La
fuerza se mide en newtons (N) y el
desplazamiento en metros (m).
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La Potencia
La Potencia es la relación entre el
trabajo realizado y el tiempo empleado.
Se mide en vatios, W, en el Sistema
Internacional. La potencia mide la
rapidez con que se efectúa un trabajo,
es decir, la rapidez con que tiene lugar
la transferencia de energía desde un
cuerpo a otro.
Formas o Manifestaciones de la Energía
La Energía puede manifestarse de diferentes maneras: en forma de movimiento
(cinética), de posición (potencial), de calor, de electricidad, de radiaciones
electromagnéticas, etc. Según sea el proceso, la energía se denomina:
Energía Mecánica (se divide en Cinética y Potencial)
Energía térmica (Calorífica)
Energía eléctrica
Energía radiante
Energía química
Energía nuclear
La Energía Mecánica: Es la energía producida
por fuerzas de tipo mecánico, como la
elasticidad, la gravitación (Energía Potencial),
y la que poseen los cuerpos por el hecho de
moverse o de encontrarse desplazados de su
posición de equilibrio (Energía Cinética).
La Energía Térmica: Se debe al movimiento
de las partículas que constituyen la materia. Un
cuerpo a baja temperatura tendrá menos
energía térmica que otro que esté a mayor
temperatura. La transferencia de energía
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térmica de un cuerpo a otro debido a una diferencia de temperatura se denomina
Calor.
La Energía Eléctrica: Es causada por el movimiento de
las cargas eléctricas en el interior de los materiales
conductores (Metales). Esta energía produce,
fundamentalmente, 3 efectos: luminoso, térmico y
magnético. Ej.: La transportada por la corriente eléctrica
en nuestras casas y que se manifiesta al encender una
bombilla.
La Energía Radiante o Electromagnética (Lumínica):
Es la que poseen las ondas electromagnéticas como la luz visible, las ondas de
radio, los rayos ultravioleta (UV), los rayos infrarrojo (IR), etc. La característica
principal de esta energía es que se puede propagar en el vacío, sin necesidad de
soporte material alguno. Ej.: La energía que proporciona el Sol y que nos llega a la
Tierra en forma de luz y calor.
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La Energía Química: Es la que se produce en las reacciones químicas. Una pila o
una batería poseen este tipo de energía, los combustibles fósiles como el carbón,
el Petróleo y el Gas natural, que se manifiesta al quemarlo. Los alimentos también
poseen energía química.
La Energía Sonora: Es la energía que transmiten o transportan las ondas sonoras.
Está asociada al sonido y es Producida por la vibración de los cuerpos.
La Energía Nuclear: es la energía almacenada en el núcleo de los átomos y que
se libera en las reacciones nucleares de fisión (separación de las partículas del
núcleo del átomo) y de fusión (unión de las partículas del núcleo del átomo), ej.: la
energía del uranio, que se manifiesta en los reactores
nucleares.
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Transformaciones de la Energía
La Energía se encuentra en constante transformación, pasando de unas formas a otras.
La energía siempre pasa de formas más útiles a formas menos útiles. Por ejemplo, en un
volcán la energía interna de las rocas fundidas puede transformarse en energía térmica
produciendo gran cantidad de calor; las piedras lanzadas al aire y la lava en movimiento
poseen energía mecánica; se produce la combustión de muchos materiales, liberando
energía química; etc.
Algunas Transformaciones de la Energía
Principio de Conservación de la Energía
El Principio de conservación de la energía indica que la energía no se crea ni se
destruye; sólo se transforma de unas formas en otras. En estas transformaciones, la
energía total permanece constante; es decir, la energía total es la misma antes y después
de cada transformación.
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Degradación de la Energía
Unas formas de energía pueden transformarse en otras. En estas transformaciones
la energía se degrada, pierde calidad. En toda transformación, parte de la energía
se convierte en calor o energía calorífica.
Cualquier tipo de energía puede transformarse íntegramente en calor; pero, éste no
puede transformarse íntegramente en otro tipo de energía. Se dice, entonces, que el
calor es una forma degradada de energía.
Actividades Evaluativas
¿Conoces el significado de "trabajo" en física?
¿Siempre que se realiza una fuerza se está haciendo un trabajo?
¿Sabes diferenciar las distintas formas de energía?
¿Conoces el principio de conservación de la energía?
¿Es lo mismo trabajo y potencia?
¿Qué es la energía química?
¿cuál es la energía que se manifiesta por medio del calor o temperatura?
¿Qué transformaciones sufre la energía eléctrica?
Recursos
Libro La Enciclopedia del Estudiante, Tomo IV, Tecnología e Informática, Internet,
Biblioteca del Banco de la República, Aula de Clases, Humanos, Económicos y otros.
Observaciones
Se deben proyectar videos de la temática vista en clases para apoyar o reforzar los
conocimientos adquiridos por los estudiantes durante las clases teóricas en el aula.
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Datos Preliminares
Fecha:
Área: Tecnología e Informática.
Asignatura: Tecnología.
Intensidad Horaria: 2 horas semanales.
Grado: 7º (SEPTIMO).
Unidad Conceptual: La Energía.
Contenido:
Fuentes de Energía
Energías Renovables
Energías no Renovables
Energías Alternativas
Energías Convencionales
Energías no Convencionales
Energías Contaminantes
Energías no Contaminantes
Competencia:
Explicar el funcionamiento de las centrales eléctricas y las distintas fuentes de
energía que se utilizan para generar electricidad.
Motivación:
Se realizan preguntas como ¿De dónde proviene la energía eléctrica que
consumimos en nuestros hogares? ¿Por qué debemos ahorrar energía eléctrica?,
entonces se realiza un pequeño careo entre los estudiantes para que den su punto
de vista.
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Síntesis Conceptual
Fuentes de Energía
Las Fuentes de energía son los recursos existentes en la naturaleza de los que la
humanidad puede obtener energía utilizable en sus actividades.
Fuentes de Energía Renovables
Las energías renovables son aquellas que no se agotan y que se generan a un ritmo más
rápido que el de su extracción. También se las denomina fuentes de energía alternativas,
porque, a pesar de su disponibilidad y de que son un recurso que no se agota, su uso es
minoritario. Estas fuentes son menos contaminantes que las no renovables, pero su
rendimiento energético es también mucho menor.
En la mayoría de los casos no resultan rentables por la relación entre el coste de la
extracción y el rendimiento que generan en comparación con otras fuentes de energía,
como los derivados del petróleo, que disponen ya de una potente infraestructura de
refinerías, gasolineras, vehículos, etc. Y probablemente continuará siendo así en las
próximas décadas. Son fuentes de energía renovables la energía solar, eólica,
hidroeléctrica, de la biomasa y mareomotriz.
La energía solar. El Sol es la fuente de energía más potente que existe en nuestro planeta,
fundamental para la vida de todos los animales y plantas. Llega hasta nosotros en forma
de energía radiante, como luz (energía luminosa) y calor (energía térmica). Se transforma
en energía eléctrica en las centrales convertidores de energía solar.
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La energía hidroeléctrica. Un
gran porcentaje de la energía que
consumimos procede de centrales
hidroeléctricas. En ellas se
transforma la energía cinética y
potencial de los saltos de agua en
energía eléctrica. Aunque no es
una energía contaminante sí
requiere de grandes
transformaciones del paisaje:
embalses, centrales, etc.
La Energía Eólica. Los modernos
generadores eólicos son muy similares
a los molinos, pero transmiten el
movimiento de sus aspas al eje de un
generador eléctrico. Su principal
inconveniente es que se trata de una
energía intermitente.
La Energía Geotérmica. Aprovecha el
calor que se desprende de las capas
internas de la Tierra y que sale al exterior
en forma de géiseres, aguas termales y
chimeneas volcánicas.
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La Energía de la Biomasa. La materia
orgánica, los desechos y los
excrementos de los animales se pueden
quemar como cualquier combustible o
aprovechar el calor que producen en su
descomposición.
La Energía Mareomotriz. En las centrales
mareomotrices se aprovechan las subidas y
bajadas de las mareas (energía cinética) para
producir energía eléctrica. Este tipo de
centrales solo resultan rentables en aquellas
zonas donde las mareas son muy acentuadas.
Fuentes de Energías no Renovables
Las energías no renovables son aquellas que tardan millones de años en formarse
y que se regeneran demasiado despacio, de modo que se agotan a medida que las
utilizamos. Sin embargo, son también las que consumimos de forma mayoritaria.
Son energías no renovables la energía geotérmica (que aprovecha el calor que se
desprende de las capas internas de la Tierra y que sale al exterior en forma de
géiseres, aguas termales y chimeneas volcánicas), la nuclear y todos los
combustibles fósiles, como el petróleo, el gas natural y el carbón.
La mayor parte de ellas se transforma en energía eléctrica; lista para el consumo en
las centrales térmicas.
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El Carbón
El carbón es el combustible fósil más abundante en nuestro planeta. Se calcula que
existen reservas para cerca de 200 años más de consumo humano. Generalmente
es de color negro y brillante, aunque puede variar.
Este fósil vegetal se formó hace unos 300 millones de años, en el período
Carbonífero, y su origen está en la descomposición de plantas de gran tamaño -los
primitivos bosques de helechos- en condiciones especiales de presión y
temperatura, y bajo la acción de las bacterias.
Tipos de carbón
Existen distintas clases de carbón, cada
uno formado en un período geológico
diferente. Se clasifican atendiendo a su
porcentaje de carbono, que aumenta
con el tiempo, de modo que los carbones
más ricos son también los más antiguos.
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La extracción y el tratamiento del carbón
El carbón se puede extraer de canteras a cielo abierto o en minas subterráneas. En
la actualidad quedan pocos yacimientos al aire libre porque ya se han agotado, de
modo que lo normal es que se extraiga del subsuelo y a bastante profundidad.
A la hora de abrir una mina es importante hacer primero una prospección del
terreno para averiguar si resultará rentable. En ocasiones, el carbón se encuentra
a tanta profundidad que el coste de extracción es superior al precio final de venta.
O se trata de un carbón con un contenido tan bajo en carbono que tampoco resulta
rentable su extracción.
El carbón, tal y como sale de las minas, se debe lavar para eliminar las impurezas
de azufre. Después se muele y tritura hasta pulverizarlo. Por último se procede a
cribarlo y a clasificarlo, separando los distintos tipos de carbón.
Usos del carbón
El uso del carbón se conoce desde hace más de dos mil años, aunque fue en la
Edad Media cuando se empezó a explotar para producir calor. Pero su verdadera
trascendencia llegó con la Revolución Industrial, a finales del siglo XVIII, cuando
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desplazó definitivamente a la madera como combustible. Las primitivas máquinas
de vapor y el ferrocarril, motor principal de la industrialización, tuvieron como base
la energía del carbón.
En la actualidad ha sido desplazado por el petróleo como combustible más utilizado.
Principalmente se usa para transformar la energía química que contiene en energía
eléctrica en las centrales térmicas. En este caso se quema el carbón para calentar
agua, que cuando llega a su punto de ebullición y se transforma en vapor es capaz
de poner en funcionamiento una turbina, donde se convierte en energía mecánica y
desde el cual pasa a un generador, donde finalmente se convierte en energía
eléctrica.
El carbón es, además, un componente muy importante en la producción de hierro y
acero, así como en la fabricación de gas y en la industria química.
El petróleo
El petróleo es un combustible fósil. Se presenta en forma de líquido viscoso cuyo
color varía desde el amarillo y pardo hasta el negro. Tiene un fuerte olor
característico y es menos denso que el agua, de modo que flota sobre ella. Puede
tener diferentes composiciones, dependiendo del yacimiento de donde provenga.
Origen y formación del petróleo
El petróleo se originó a partir de la descomposición de restos de animales y algas
microscópicas acumulados en terrenos sedimentarios (formados por sucesivas
capas de sedimentos), generalmente los lechos de los mares y de los grandes ríos
y lagos. Esta materia orgánica se fue cubriendo, con el paso de mucho tiempo, con
capas cada vez mayores de sedimentos, que la sepultaron. En estas especiales
condiciones de presión, temperatura y falta de oxígeno, los restos orgánicos se
fueron transformando en hidrocarburos, es decir, compuestos de carbono e
hidrógeno. Cuanto más antiguo es un yacimiento, mayor es su contenido en
carbono.
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Para que se pueda formar una bolsa de petróleo en un terreno, este debe reunir una
serie de condiciones. En primer lugar es necesario que exista una roca madre,
porosa, en la que se forman los hidrocarburos. Se suele pensar que el petróleo se
acumula en forma de lagos, pero en realidad está impregnando esta roca madre,
que actúa a modo de esponja y desde donde migra hasta el lugar de su
almacenamiento, los almacenes, y después hacia las trampas de petróleo.
Una trampa de petróleo es una estructura geológica, formada por los movimientos
de la corteza terrestre, en la que el crudo queda atrapado de manera definitiva y de
la que se extrae comercialmente. Una trampa consiste en un obstáculo en el
subsuelo, el sello (generalmente una gran roca impermeable que actúa a modo de
cubierta), que impide la migración del petróleo a la superficie, originando una
acumulación que llamamos bolsa de petróleo.
La extracción del petróleo
El petróleo se encuentra normalmente en el subsuelo, ya sea en las plataformas
continentales o bajo el agua del mar. Se encuentra en forma de acumulaciones o
bolsas, almacenado en trampas geológicas, y a profundidad variable, de modo que
es necesario perforar para poder extraerlo.
1. Para abrir un pozo petrolífero se perfora el subsuelo con una máquina que porta
una gran barra giratoria. Esta barra tiene en la punta una especie de paleta fabricada
en diamante, el material más duro que se conoce, para que sea capaz de perforar
incluso los terrenos o estratos más compactos.
Trampa de Petróleo
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2. Al tiempo que la barra profundiza en el terreno, se lubrica el espacio que esta
atraviesa para evitar que las altas temperaturas producidas por la fricción la puedan
romper.
3. Finalmente, en el recorrido que va haciendo la barra perforadora, se instala una
tubería, que es la que se empleará para bombear el petróleo hasta la superficie.
Usos del petróleo
El petróleo es una sustancia que las personas conocen y usan desde hace miles de
años. Con el nombre de aceite de roca se empleaba, por ejemplo, para
impermeabilizar todo tipo de embarcaciones, y en el antiguo Imperio babilónico (el
actual Irak) ya se asfaltaban con él las calles principales. Sin embargo, sus
utilidades eran escasas.
El primer pozo petrolero se perforó a mediados del siglo XIX, obteniendo como
primer subproducto el queroseno, que sustituyó al aceite de ballena como
combustible. A finales de ese mismo siglo aparecieron los primeros automóviles
impulsados por gasolina, y la creciente demanda de coches con motor de
combustión convirtió al petróleo en la principal fuente de energía en unas pocas
décadas.
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La industria petroquímica comprende la elaboración de todos aquellos productos
que se derivan de los hidrocarburos, tanto del petróleo como del gas natural.
Produce cientos de productos diferentes, con aplicaciones en casi todos los ámbitos
de nuestra actividad:
Las fibras textiles artificiales, como el nailon. Presentan, sobre las fibras naturales,
grandes ventajas, como resistencia ante el ataque de bacterias, hongos e insectos,
se arrugan menos, se secan más rápidamente, etc.
Prótesis, órganos artificiales, implantes para odontología, ácido acetil salicílico, para
aplicaciones médicas, etcétera.
Fertilizantes, herbicidas e insecticidas de todo tipo para la agricultura.
Colorantes, conservantes, antioxidantes y otros productos aditivos para la industria
alimentaria.
Detergentes.
Envases y embalajes variados. Todos los tipos de plástico son polímeros, es decir,
materiales derivados del petróleo. Sus utilidades son incontables: carcasas para
aparatos electrónicos (teléfonos, ordenadores, televisores, etc.); film transparente
para envolver alimentos; fibra óptica para comunicaciones; encapsulados y
coberturas para material eléctrico; neumáticos, etc. Las aplicaciones del petróleo y
sus derivados en nuestra vida diaria son muy numerosas.
El Gas Natural
El gas natural es una mezcla de distintos hidrocarburos, generalmente gaseosos,
que se produce en el
subsuelo de manera natural.
Suele aparecer junto al
petróleo, en la parte superior
de los mismos yacimientos, y
su composición, como la del
crudo, varía dependiendo del
lugar de donde provenga.
Origen y composición del gas natural
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El gas natural se formó a partir de la descomposición de restos orgánicos que
quedaron sepultados bajo montañas de capas de sedimentos por espacio de miles
y millones de años, en condiciones de temperatura y presión similares a las que
dieron origen a la formación del petróleo. De hecho, la mayoría de yacimientos
petrolíferos suelen contener hidrocarburos líquidos y también gaseosos.
Normalmente, los gases, al ser menos densos que el líquido, tienden a ocupar la
parte superior de la roca porosa, sujetos por la roca impermeable que actúa como
sello. Por debajo está el petróleo y por debajo de este, grandes depósitos de agua
salada.
El componente principal del gas natural es el metano (entre un 70 y un 90 %), y
además lleva en su composición otros hidrocarburos más ligeros, como el etano, el
propano y el butano, en cantidades significativas. Otros de sus componentes son
el sulfuro de hidrógeno, dióxido de carbono, nitrógeno, etc., que se eliminan en el
propio lugar de extracción, ya que no tienen utilidad alguna como combustible.
El metano es un combustible de gran poder energético. No es un gas tóxico, pero
mezclado con el aire sí es muy inflamable, pudiendo llegar a ser incluso explosivo,
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por lo que se debe manipular con precaución. Este gas es el que se emplea
mayoritariamente para usos domésticos, sobre todo para calefacciones y cocinas.
Usos del gas natural
El uso del gas natural como combustible se ha extendido mucho en los últimos años
debido, entre otras cosas, a que su combustión es muy poco contaminante en
comparación con la de otros combustibles fósiles, como el carbón o el petróleo.
En la actualidad, el gas natural y sus derivados suponen un 20 % del consumo
energético mundial, cifra que va en aumento al tiempo que disminuye la del
consumo del petróleo y sus derivados. La razón principal es su consideración como
fuente de energía limpia, ya que reduce considerablemente las emisiones de dióxido
de carbono a la atmósfera.
Se le denomina también gas natural, a pesar de que sólo es una de sus fracciones.
El propano y el butano son otros dos combustibles que se separan del gas natural
y que se utilizan por separado, aunque ambos tienen menor poder energético que
el metano.
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Actividades Evaluativas
1. ¿Qué son energías Renovables?
2. ¿De ejemplos de energías renovables?
3. ¿Qué otro nombre reciben las energías renovables?
4. ¿Para qué se utilizan las fuentes de energía renovables?
5. ¿Diga las ventajas de usar energías renovables?
6. ¿Qué energía renovable utilizamos en nuestro país para generar electricidad?
7. ¿explique de donde se obtiene la energía en la biomasa?
Recursos
Libro La Enciclopedia del Estudiante – Tomo IV – Tecnología e Informática.
Internet.
Bibliotecas del Colegio y del Banco de la República.
Humanos y Económicos.
Aula de Clases, Tableros, Marcadores, Vídeos, etc.
Observaciones
Se deben realizar actividades con videos educativos con el fin de reforzar las
temáticas vistas y que los estudiantes se apropien del conocimiento. Y a los
estudiantes se les notaron motivados y dispuestos a escuchar las clases, y participar
en ellas activamente.
Institución Educativa Policarpa Salavarrieta Grado 7º
Fecha:
Área: Tecnología e Informática.
Asignatura: Tecnología.
Intensidad Horaria: 2 horas semanales.
Grado: 7º (SEPTIMO).
Unidad Conceptual: La Energía.
Contenido:
La generación de la Energía Eléctrica
Tipos de Centrales Eléctricas
Centrales Hidroeléctricas
Central Térmica de Combustible Fósil
Central térmica Nuclear
Central térmica Solar
Central Solar fotovoltaica
Central Eólica
Central Mareomotriz
Competencia:
Explicar el funcionamiento de las centrales eléctricas y las distintas fuentes de energía que
se utilizan para generar electricidad.
Motivación:
Se realizan preguntas como ¿De dónde proviene la energía eléctrica que consumimos en
nuestros hogares? ¿Por qué debemos ahorrar energía eléctrica?, entonces se realiza un
pequeño careo entre los estudiantes para que den su punto de vista.
Síntesis Conceptual
La generación de energía eléctrica
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La mayor parte de la energía que utilizamos en nuestra vida diaria es energía eléctrica.
Pero esto no sería posible si no se hubiesen desarrollado sistemas capaces de generar,
distribuir y consumir este tipo de energía.
Tipos de centrales eléctricas
Centrales hidroeléctricas. Producen electricidad a partir de la energía mecánica del agua
almacenada en un embalse.
Centrales térmicas. Producen electricidad a partir de la energía química almacenada en
un combustible (petróleo, carbón o combustibles nucleares) o a partir de la luz solar.
Centrales solares fotovoltaicas. Transforman en energía eléctrica la energía luminosa
procedente del Sol.
Centrales eólicas. Producen electricidad a partir de la energía del viento.
Otras centrales menos empleadas son las centrales mareomotrices o las geotérmicas, que
aprovechan la energía de las mareas o el calor del interior de la Tierra.
Centrales hidroeléctricas
El agua de un embalse cae y empuja unas turbinas acopladas a un generador, que está
conectado a un transformador donde se modifican las características de la corriente
eléctrica para distribuirla por los tendidos eléctricos.
Central hidroeléctrica
Impacto Atmosférico: Limpia.
Impacto Acuático: Problemas ecológicos en los ecosistemas acuáticos por interrupción del
curso del río y generación de microclimas.
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Impacto Terrestre: Inundación de terrenos fértiles y zonas habitadas.
Central térmica de combustibles fósiles
Aunque pueden usarse combustibles diversos (carbón, petróleo, gas...), la producción de
energía sigue en todos los casos este esquema:
1. El calor generado al quemar el combustible (carbón, petróleo) se emplea para calentar
agua en una caldera, que se transforma en vapor.
2. Este vapor de agua se dirige hacia unas turbinas y las hace girar, debido a su empuje.
3. Un generador, el aparato capaz de producir electricidad, está acoplado a las turbinas,
de manera que a medida que estas giran, se produce la energía eléctrica.
4. El generador está conectado a un transformador que convierte la corriente eléctrica
para que se distribuya por los tendidos eléctricos.
Además, como podemos ver en el esquema, existe un sistema de refrigeración que
permite convertir el vapor de agua que ha pasado por las turbinas en agua líquida, que
vuelve a comenzar el ciclo a partir de la energía térmica obtenida de los combustibles.
Central térmica de Combustible Fósil
Uno de los problemas asociados a las centrales térmicas de carbón o petróleo es la
contaminación provocada por los gases emitidos a la atmósfera durante la combustión del
petróleo o el carbón. Y también la producida por los sistemas de refrigeración en
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corrientes de agua contiguas, pues se puede alterar drásticamente la temperatura del
agua afectando al ecosistema del medio.
Instalación Impacto atmosférico Impacto acuático Impacto terrestre
Central
térmica de
combustión
Emisión de gases
contaminantes y
partículas sólidas que
provocan el
incremento del efecto
invernadero y la lluvia
ácida.
Acidificación de ríos
y lagos. Mareas
negras por derrame
accidental en el
transporte de
hidrocarburos.
Agresión por explotaciones
mineras, sobre todo a cielo
abierto. Derrame de
hidrocarburos en la
extracción y transporte.
Contaminación visual e
impacto paisajístico.
Deterioro de los monumentos
por la caída de lluvia ácida.
El petróleo se transporta en grandes barcos o en conductos de gran longitud (oleoductos);
el gas se transporta también en conductos (llamados gasoductos en este caso). El carbón,
sin embargo, se suele transportar en vagonetas o trenes hasta los centros de distribución.
La situación de muchas centrales eléctricas viene determinada por la fuente de energía que
emplean como «materia prima». Así, muchas centrales térmicas de petróleo se sitúan junto
al mar para que el transporte del crudo desde petroleros sea sencillo.
Central térmica nuclear
El proceso para la obtención de energía es parecido al caso de las centrales térmicas de
carbón o petróleo, pero en las centrales nucleares el combustible nuclear se encuentra
confinado en el reactor. Las reacciones nucleares producen calor que calienta agua, la
convierte en vapor que mueve unas turbinas, etc., como en el caso de las centrales que
acabamos de estudiar.
Estas centrales son muy eficientes: proporcionan mucha energía con poco combustible,
pero tienen un grave inconveniente: generan residuos muy contaminantes y, además,
existen riesgos de graves accidentes, como el ocurrido en Chernobyl (Ucrania), en el año
1986, cuando se incendió un reactor y escaparon sustancias radiactivas tóxicas que se
extendieron por casi toda Europa.
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Central térmica nuclear
Instalación Impacto
atmosférico Impacto acuático Impacto terrestre
Central
nuclear
Poco
contaminante, si
no se producen
accidentes.
Calentamiento localizado
de ríos y lagos por el uso
de agua como refrigerante,
que provoca la
proliferación de algas.
Presenta problemas con el
almacenamiento de
residuos radiactivos.
Contaminación visual e
impacto paisajístico.
Central térmica solar
En este caso no se usa ningún combustible como fuente de energía, sino que se aprovecha
la energía luminosa procedente del Sol.
1. La luz se refleja en un conjunto de espejos orientados (helióstatos) para concentrar la
luz reflejada hacia una caldera.
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2. En la caldera se calienta agua hasta convertirse en vapor, que se dirige hacia unas
turbinas.
3. De nuevo, un generador conectado a las turbinas convierte la energía mecánica en
energía eléctrica.
4. Luego, la energía eléctrica se distribuye por los tendidos eléctricos, como en los otros
casos.
El mayor problema es la baja eficiencia de estas centrales, que proporcionan menos
energía que una central térmica. Además existe un condicionante geográfico acusado,
pues solo son rentables en regiones soleadas durante la mayor parte del año. Pero la
energía solar es una fuente de energía renovable, es decir, no se agota. Al contrario que
los combustibles como el carbón o el petróleo, los cuales acabarán agotándose tarde o
temprano.
Central solar de torre central
Instalación Impacto
atmosférico
Impacto
acuático Impacto terrestre
Central
solar Limpia. Limpia.
Contaminación visual e impacto paisajístico.
Contaminación mínima por la industria
fabricante de paneles y colectores.
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Central solar fotovoltaica
En este tipo de central se aprovecha la luz solar, pero en ella el proceso de obtención de la
energía eléctrica es directo a partir de paneles solares fotovoltaicos.
Algunos materiales emiten electrones cuando incide luz sobre ellos. La circulación de estas
cargas eléctricas crea una corriente eléctrica. A este fenómeno se le llama efecto
fotoeléctrico. Estos materiales forman las células solares o fotovoltaicas. Un panel solar
está formado por varias células solares.
Los paneles fotovoltaicos generan corriente continua, pero la electricidad que se consume
en nuestras casas es de corriente alterna.
Para transformar la corriente continua en corriente alterna se utiliza un elemento que se
llama convertidor.
La corriente eléctrica generada por los paneles fotovoltaicos puede consumirse en el
momento o acumularse en un sistema de baterías. Así se podrá disponer de la energía
eléctrica fuera de las horas de Sol. Para mejorar el rendimiento de los paneles
fotovoltaicos suelen colocarse sobre un elemento que se orienta con el Sol siguiendo su
trayectoria, desde el amanecer hasta el anochecer, con el fin de que los rayos siempre
incidan perpendicularmente al panel y obtener así un mayor rendimiento.
Central solar fotovoltaica
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Central eólica
En estas centrales, la energía mecánica del viento mueve las aspas de un aerogenerador.
En el interior, este movimiento se transmite a un generador de energía eléctrica.
Igual que en el caso de las centrales solares, existe un fuerte condicionante geográfico,
pues el sistema solo es rentable en áreas con fuertes vientos. Así, existen parques eólicos
en Tarifa (Cádiz) o en Las Muelas (Zaragoza).
El número de palas óptimo de la turbina depende de la velocidad del viento, la estabilidad
cuando se mueve, el rendimiento y el peso y el precio de los materiales.
Cuando el viento sopla a velocidades muy altas, es suficiente con un número pequeño de
palas. Además, los aerogeneradores con un número impar de palas son más estables.
Central eólica
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Instalación Impacto atmosférico Impacto
acuático Impacto terrestre
Parques
eólicos
Ruido. Muerte de aves al
impactar con las aspas. Limpia.
Contaminación visual e
impacto paisajístico.
Central mareomotriz
Para aprovechar el movimiento de subida y bajada del agua durante las mareas se
construyen centrales mareomotrices cerca de la costa. Aunque la diferencia entre la
marea alta y baja en mitad del océano es de apenas 1 m, en algunas costas esta diferencia
llega a alcanzar los 15 m. En estas zonas es interesante aprovechar las mareas para
generar energía.
Central mareomotriz
Instalación Impacto
atmosférico Impacto acuático Impacto terrestre
Central
mareomotriz Limpia.
Alteración de la vida
marina debido a los
diques.
Contaminación visual e
impacto paisajístico.
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Las fuentes de energía en el futuro
Existen otras fuentes de energía. Una de las más prometedoras son las pilas de
combustible, que utilizan hidrógeno para producir una corriente eléctrica. Esta fuente de
energía se emplea ya para mover autobuses en algunas grandes ciudades, como
Barcelona, Madrid o Ámsterdam.
No obstante, la energía del futuro será probablemente la fusión nuclear. Mediante
reacciones nucleares, como las producidas en el interior del Sol, se genera una gran
cantidad de energía con un combustible casi inagotable: el hidrógeno, que puede
obtenerse del agua de mar, por ejemplo. Además, estas reacciones de fusión apenas
producen residuos y la radiactividad de la estructura del reactor se puede minimizar, si se
utilizan materiales de baja activación. Esto supone que no hay que almacenar los
elementos del reactor durante centenares de años.
Actualmente, las únicas formas que tenemos de evitar el agotamiento de algunos recursos
energéticos y de conservar mejor el planeta son:
Hacer un uso racional de la energía.
Diversificar las fuentes de energía, fomentando el uso de las renovables.
Aumentar la eficiencia de la producción eléctrica y seguir desarrollando métodos para
utilizar fuentes de energías eficientes, ecológicas e inagotables.
Reducir el impacto ambiental en centrales térmicas de combustibles fósiles empleando
técnicas eficaces para reducir la toxicidad de los gases producidos durante la combustión.
Transporte y distribución de energía eléctrica
Para poder aprovechar la energía eléctrica producida en las centrales eléctricas en
hogares, oficinas, etc., se siguen las siguientes etapas con la energía eléctrica producida:
1. Las centrales eléctricas producen una corriente con una tensión de 7-20 kilovoltios (kV).
2. Al salir de las centrales eléctricas se eleva la tensión de la corriente hasta 17-480 kV
(alta tensión) para minimizar las pérdidas de energía durante el transporte.
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3. Después, en estaciones transformadoras, se varía de nuevo el voltaje de la corriente
hasta 220 ó 380 V, un valor aprovechable en nuestras viviendas, oficinas, industrias, etc.
Distribución y consumo de energía eléctrica
Instalación Impacto atmosférico Impacto
acuático
Impacto
terrestre
Líneas
eléctricas de
alta tensión
Generación de campos magnéticos y
eléctricos de elevada intensidad con
consecuencias sobre los seres vivos todavía
no contrastadas por la comunidad científica.
Se recomienda establecer una distancia de
seguridad de 70 m como mínimo a las
instalaciones o viviendas.
Limpia. Contaminación
visual y estética.
Máquinas eléctricas
-La relación entre la electricidad y el magnetismo se aprovecha en numerosas máquinas
para obtener un efecto útil: producción de movimiento a partir de la electricidad y
generación de energía eléctrica a partir de la energía mecánica.
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Producción de movimiento a partir de la electricidad: el motor eléctrico
Esquema de un motor eléctrico
En el bloque anterior (Mecanismos, motores y energía) hemos hablado extensamente de
los motores que utilizan un combustible fósil, como el motor de explosión de un
automóvil. También sabemos que otro de los motores más empleados en la actualidad es
el motor eléctrico.
Un motor eléctrico es una máquina que produce movimiento a partir de una corriente
eléctrica.
Los motores eléctricos son las piezas clave que permiten el desplazamiento de una
máquina eléctrica. Por ejemplo, en un tren eléctrico, en una batidora, en un exprimidor,
en un ventilador... Los ejemplos son inagotables.
Pero también se emplean motores eléctricos en otras máquinas cuyo objetivo principal no
es el movimiento. Así, en un ordenador debe existir un motor eléctrico que permita el
movimiento de la bandeja para extraer los discos compactos. O en un radiocasete debe
existir un motor eléctrico conectado a algún mecanismo que permita el arrastre de la
cinta.
Aunque existen distintos tipos de motores en función de la potencia eléctrica que se
necesite, un motor típico tiene los siguientes componentes:
Una bobina (generalmente de cobre) arrollada en torno a un trozo de hierro (núcleo de
hierro).
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Un imán necesario para producir el giro cuando pasa la corriente eléctrica por la bobina.
Una armadura que soporta el imán.
Delgas y escobillas que completan el circuito eléctrico.
Generación de corriente eléctrica
Esquema del funcionamiento de una dinamo
La relación entre los efectos eléctricos y magnéticos puede aprovecharse de manera útil
para producir corriente eléctrica. A continuación estudiaremos las máquinas más
empleadas para producir electricidad a partir de movimiento: la dinamo y el alternador.
La dinamo
Una dinamo es una máquina que transforma la energía mecánica en energía eléctrica; es
decir, permite obtener electricidad a partir de un movimiento. Es la máquina que
proporciona la corriente eléctrica que alimenta los faros de una bicicleta.
El alternador
Un alternador es una máquina que produce corriente eléctrica (alterna) a gran escala. Es
la máquina que se utiliza en las centrales eléctricas.
En un alternador, el movimiento de una turbina hace girar una bobina conductora situada
entre imanes. De esta forma se induce en los hilos conductores de la bobina una corriente
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eléctrica que luego se transforma, se distribuye, etc., hasta que llega a los hogares,
industrias, centros de enseñanza...
Actividades Evaluativas
1. Escribe cual es el término que se define a continuación. “Estructura vertical que se
utiliza para convertir la energía del viento en energía eléctrica.”
2. La imagen muestra el esquema de una central nuclear con reactor de agua a
presión. Indica la ubicación del reactor.
3. ¿La lluvia acida la producen qué tipos de centrales eléctricas?
Recursos Libro La Enciclopedia del Estudiante – Tomo IV – Tecnología e Informática. Internet. Bibliotecas del Colegio y del Banco de la República. Humanos y Económicos. Aula de Clases, Tableros, Marcadores, Vídeos, etc.
Observaciones En las evaluaciones se deben utilizar más ilustraciones de los esquemas de funcionamiento de las centrales eléctricas, para que los estudiantes señalen en ellos las partes de las distintas centrales y se apropien del conocimiento.
