Energía, la transformación. La energía eléctrica
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Desarrollo de la unidad didáctica referida a la energia, sus transformaciones y la energía eléctrica.

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Energía, la transformación. La energía eléctrica Document Transcript

  • 1. LA ENERGÍA Y SUSTRANSFORMACIONES. ENERGÍA ELÉCTRICA
  • 2. 1.-Energía y trabajo La energía es una propiedad asociada a la materia. En física se define como lamagnitud que indica la capacidad de un cuerpo para realizar un trabajo. La energía que posee un cuerpo es única; sin embargo,esta puede manifestarseen la naturaleza de distintas formas, capaces, a su vez, de transformarse en otro tipode energía. Algunas de las formas más simples de energía aparecen recogidas en elsiguiente cuadro: FORMAS DE ENERGÍA DESCRIPCIÓN Energía potencial Asociada a la posición(altura) de un cuerpo situado por encima del suelo Energía cinética Asociada al movimiento de los cuerpos Energía mecánica Resultado de sumar las energías cinética y potencial Energía sonora Asociada a la energía de las ondas sonoras Energía eléctrica Asociada sal movimiento de los electrones de los átomos Energía nuclear Asociada al interior del núcleo atómico Energía luminosa Asociada a la luz Energía térmica o Asociada al movimiento de las moléculas calorífica Energía química Debida a la composición o descomposición de las sustancias. Un caso particular es la energía metabólica, generada en los organismos vivos en las transformaciones químicas que se producen, por ejemplo, durante la digestión y la respiración Energía interna Asociada a las formas de energía existentes en el interior de un cuerpo. La energía térmica se puede incluir dentro de esta energía, así como la energía entre los enlaces entre átomos, etc. Energía Debida a la acción de losa campos magnéticos producidos electromagnética por la corriente eléctrica. Principio de conservación de la energía: La energía puedetransformarse, pero nunca perderse ni destruirse.
  • 3. En el Sistema. Internacional el trabajo y la energía se miden en julios (J), pero,dependiendo de la forma de energía, también se utilizan otras unidades: FORMAS DE ENERGÍA Unidades Energía eléctrica Kilovatio· hora (kW ·h) Energía calorífica Caloría (cal) Energía nuclear Electrónvoltio (eV) Recuerda que la capacidad de un cuerpo para liberar energía rápidamente,mediante el cálculo de l a cantidad de trabajo realizado por unidad de tiempo , recibe elnombre de POTENCIA ( E = P· t ), y su unidad en el S.I. es el vatio (W). 2.-Fuentes de energía Para utilizar cualquier forma de energía, tendremos que hallar un fenómenonatural o crear un sistema artificial que reúna estas tres cualidades:●tiene que ser capaz de almacenar energía.●esa energía ha de poder experimentar una transformación produciendo un trabajo●es necesario conocer la tecnología adecuada para poder utilizarla. Esto es,deberemos hallar una fuente de energía Fuentes de energía más Fuentes de energía Fuentes de energía utilizadas en los países en utilizados en los países alternativas vía de desarrollo industrializados Energía mecánica Agua Eólica(procedente del viento) procedente de los seres humanos o de algunos animales Energía mecánica Petroleo Solar(proveniente del sol) procedente de animales Agua Gas natural Biomasa(procedente de la combustión de materia orgánica) Madera Madera Geotérmica(procedente del calor de las capas internas de la tierra) Carbón Carbón Mareomotriz(Originada por las mareas)
  • 4. Clasificación de las fuentes de energía. Según el criterio que adoptemos , podemos clasificar las fuentes de energía devarias formas: •Atendiendo a su disponibilidad en la naturaleza y a su capacidad de regeneración Renovables: fuentes de energía abundantes en la naturaleza e inagotables. No renovables: pueden ser o no ser abundantes en la naturaleza ,pero se agotanal utilizarlas y no se renuevan a corto plazo, dado que necesitan millones de años paravolver a formarse. So las más usadas en la actualidad. •Atendiendo a la necesidad de transformarlas o no para su uso Primarias: se obtienen directamente de la naturaleza. Secundarias: son el resultado de la transformación de las fuentes primarias. •Atendiendo a su uso en cada país Convencionales:se trata de las energías más usadas en los paísesindustrializados, responsables, en gran parte, del desarrollo tecnológico, y elementoimportante de la economía de estos países. Es convencional, por ejemplo, la energíaprocedente de los combustibles fósiles. No convencionales:son fuentes alternativas de energía que están empezando sudesarrollo tecnológico; por tanto, todavía no inciden mucho en la economía de lospaíses. Pertenecen a este grupo la energía solar y la eólica. •Atendiendo al impacto ambiental Limpias o no contaminantes: son fuentes cuya obtención produce un impactoambiental mínimo; además, no generan subproductos tóxicos o contaminantes. Contaminantes: se trata de fuentes que producen efectos negativos en el medioambiente, algunas, por su forma de obtención (minas,construcciones,talas); otras, enel momento de su uso (combustible en general). Algunas producen subproductosaltamente contaminantes, como los residuos nucleares. 3.-Energía eléctrica La energía eléctrica tiene una serie de características: ●Puede transformarse con mucha facilidad en otros tipos de energía. Esto haceque sea la forma de energía elegida para abastecer las viviendas y fábricas, junto conel suministro de gas en algunos casos. ●Puede transportarse a grandes distancias de una manera casi instantánea,mediante tendidos eléctricos. Sin embargo, en este caso es necesario implantar lasinfraestructuras(torres, cables, etc), con el consiguiente impacto medioambiental. ●No puede almacenarse, al contrario que otros tipos de energía, como la energíaquímica almacenada en un combustible. Por ello debe distribuirse para ser consumidaen el mismo tiempo en que se produce. ●Es una energía poco contaminante en el momento de su consumo. Sin embargo,si que contaminan los procesos llevados a cabo durante su producción y distribución.
  • 5. Producción de energía eléctrica El problema de la generación de energía eléctrica se soluciona con la apariciónde instalaciones capaces de producir energía eléctrica a gran escala: las centraleseléctricas Funcionamiento de una central eléctrica: Una central eléctrica utilizaprincipalmente la energía mecánica que produce una fuente de energía, por ejemplo, lacaída del agua, para transformarla, en una máquina denominada generador ,en energíaeléctrica de consumo. Los generadores están formados por dos piezas: ●El estátor: pieza fija compuesta de un núcleo metálico en cuyo interior existen unos hilos de cobre. ●El rotor: pieza móvil que gira alrededor de un eje. Contiene unos circuitos que, al aplicarles una corriente eléctrica, se transforman en electroimanes *. Cuando, por efecto de la energía mecánica, el rotor gira, se induce una corriente eléctrica en el estátor llamada fuerza electromotriz..Esta proporciona la energía eléctrica apta para su distribución y consumo. Electroiman :barra de hierro dulce imantada artificialmente por la acción de una corriente eléctrica.
  • 6. Existen diversos tipos de centrales eléctricas, que vienen determinadas por lafuente de energía que utilizan para mover el rotor. Veamos algunas de ellas: CENTRALES HIDRÁULICAS O HIDROELÉCTRICAS
  • 7. CENTRAL TÉRMICA DE COMBUSTIBLE FÓSIL
  • 8. CENTRAL TÉRMICA NUCLEAR
  • 9. CENTRAL TÉRMICA SOLAR
  • 10. CENTRAL EÓLICAVemos en el dibujo la estructura que tiene la gondola
  • 11. CENTRAL SOLAR FOTOVOLTAICA Citar solamente otro tipo de centrales eléctricas:centrales mareomotriz,centrales geotérmicas, centrales de biomasa(compuestos orgánicos producidos porprocesos naturales).
  • 12. Transporte y distribución de la energía eléctrica Para poder aprovechar la energía eléctrica producida en lascentrales eléctricas en hogares, oficinas, etc., se siguen las siguientesetapas con la energía eléctrica producida:1. Las centrales eléctricas producen una corriente con una tensión de 10-20 kilovoltios (kV).2. Al salir de las centrales eléctricas, se eleva la tensión de la corrientehasta 110-480 kV(alta tensión) para minimizar las pérdidas de energíadurante el transporte.3. Después, en estaciones transformadoras, se varia de nuevo el voltajehasta 220 o 380 V, un valor aprovechable en nuestras viviendas, oficinas,industrias, etc.
  • 13. Transformadores Como hemos podido ver,el transporte de la corriente eléctrica implicauna serie de transformaciones en la tensión de la misma. Esta variación detensión se consigue con los transformadores.Este está formado por una bobina(primario) , enrollada en un núcleo dehierro en forma de anillo cerrado,por la que circula la corriente alterna queproduce un campo magnético variable que genera corrientes inducidas enotras bobinas enrolladas en el mismo núcleo(secundario) .La relación entre las magnitudes eléctricas vienen dadas por: Vs/Vp = Ns/Np Ip● Vp = Is● Vsdonde Vs e Is y Vp e Ip son las tensiones e intensidades del circuito secundarioy el primario respectivamente.Ns y Np son el número de espiras del circuito secundario y primariorespectivamente.
  • 14. Impacto ambiental: En todo diseño de un proyecto técnico es obligatorioefectuar una evaluación del impacto ambiental, es decir, un estudio de los cambiosque se producirían en el medio natural como consecuencia de su realización. Esteestudio se valora, junto con otro sobre las repercusiones económicas y sociales delproyecto sobre la zona, y se decide si se va ejecutar el plan. A continuación, te mostramos en un cuadro, a modo de estudio comparativo, lascaracterísticas principales de cada tipo de central, y el impacto que producen en elmedio. TIPO DE TIPO DE IMPACTO INCONVENIENTES Y ENERGÍA VENTAJAS CENTRAL AMBIENTAL RIESGOS CONSUMIDA Alteración grave del Riesgos de catástrofe por medio natural debido rotura de presas y a construcciones, desbordamiento. Gran potencia yHidroelectrica Renovable desvíos de aguas, rendimiento inundaciones de Peligro de desaparición de la tierra. flora y fauna autóctonas. Contaminación atmos férica causada por la Enfermedades respiratorias. emisión de gases procedentes de la Alto nivel de ruido. combustión. Gran potencia y Térmica No renovable Efecto invernadero. rendimiento Contaminación del Impacto negativo en el agua originada por el ecosistema uso de esta como refrigeran te Peligro de contaminación por Peligro de catástrofe nuclear. Gran potencia y Nuclear No renovable radiación. Residuos Residuos radioactivos rendimiento no reciclables. Bajos rendimientos. Reduce la Impacto visual y dependencia de Discontinua y aleatoria. otros combustibles Eólica sonoro. No Renovable contaminante. Riesgos de accidente en caso de Limpia y posibilidad fuertes vientos. de autoconsumo Repercusión en los Bajos rendimientos. ecosistemas como Discontinua y aleatoria. Reduce la consecuencia de la Solar necesidad de ocupar renovable Altos costes. dependencia de grandes extensiones. otros combustibles Riesgos de quemaduras y No contaminantes. ceguera Alteración del medio Bajos rendimientos. Reduce la debido a las Oceánica renovable Altos costes. dependencia de construcciones que otros combustibles. requiere
  • 15. TIPO DETIPO DE IMPACTO INCONVENIENTES Y ENERGÍA VENTAJASCENTRAL AMBIENTAL RIESGOS CONSUMIDA Reduce la dependenncia de Beneficiosa si se usa Problema:explotación excesiva otros combus tiblesBiomasa renovable correctamente. de recursos naturales .Reutilización de residuos foresta les y domésticos