TIPOS DE ENERGÍA INDICE Introducción.................................................................................................................3 Tipos de energías: - Cinética............................................................................5 - Potencial..........................................................................6 - Mecánica..........................................................................7 - Hidráulica........................................................................8 - Eólica................................................................................9 - Solar.................................................................................10 - Mareomotriz...................................................................11 - Geotérmica......................................................................12 - Biomasa............................................................................13 - Nuclear............................................................................14 - Reticular..........................................................................15 - Carbón..............................................................................16 - Calórica o térmica.........................................................17 - Química............................................................................18 - Eléctrica..........................................................................19 - En el vacío.....................................................................…20 - Radiante...........................................................................21 - Petróleo............................................................................22 - Biogás...............................................................................23 - De enlace.........................................................................24 1 INTRODUCCIÓN ¿Qué es la energía?, ¿Para qué la utilizamos? En todos los actos cotidianos se emplea algo de fuerza. Al levantarnos, peinarnos, caminar, correr, jugar, trabajar, etc. Siempre se necesita de fuerza para poder desenvolvernos con facilidad, según las exigencias del medio ambiente que nos rodee. La capacidad que posee una persona, o un objeto, para ejercer fuerza y realizar cualquier trabajo, se denomina: Energía . La energía es la capacidad de producir un trabajo en potencia o en acto. Por eso decimos que alguien tiene mucha energía cuando grandes actividades durante el día como: trabajar, estudiar o practicar deportes. Para entender la importancia que hoy día tiene la energía, basta con remontarnos un poco a la historia y hacer un breve recuento de las actividades del hombre y su evolución. En los primeros tiempos el hombre utilizaba únicamente sus fuerzas para alimentarse, divertirse y comunicarse con sus semejantes. Esto significa que utilizaba su propia energía física, en la caza, pesca, recolección de frutas silvestres, confección de sus rudimentarios vestidos y viviendas, etc. Con el crecimiento de la población y el mayor desarrollo de la inteligencia humana, el hombre comienza a incrementar el rendimiento de su propia energía mediante el uso de utensilios y algunos instrumentos: la piedra labrada, para puntas de lanzas y flechas, arco para disparar con mas energía sus flechas, martillos para golpear con mas fuerza, etc. Posteriormente el hombre descubre que puede recurrir a otras fuentes de energía distintas a la de su propio esfuerzo físico: como la energía de los otros animales utilizada para arar, el tiro de cargas y el transporte del propio hombre. Con el correr de los siglos, todo el progreso del hombre se ha sustentado sobre estos dos pilares: La invención de instrumentos para multiplicar el rendimiento del trabajo: herramientas y máquinas. El descubrimiento de nuevas fuentes y formas de energía para sumarlas a la suya limitada y poder mover con ellas sus cada vez más complicadas máquinas. Para darse cuenta de la importancia que tiene la energía en la vida del hombre moderno, bastaría con imaginar lo que ocurriría en una de nuestras modernas ciudades si de pronto desaparecieran todas las formas y fuentes de energía que el hombre ha venido descubriendo y desarrollando. Veámoslo: La ciudad se quedaría a oscuras por falta de electricidad y en las casas prácticamente todo dejará de funcionar: lavadora, televisor, nevera, radio, plancha, ventiladores, aire acondicionado, etc. ¿ Nos alumbraríamos con velas, o cocinaríamos con gas?. No, porque el fuego y el gas son también energía y si desaparece la energía sólo nos quedarían nuestras fuerzas y nada más. Nada podría funcionar si nos quedamos sin gas, petróleo, carbón, electricidad. No funcionarían los carros, camiones, barcos Si desapareciera la energía, prácticamente desaparecería la civilización y gran parte de la humanidad. 2 ESQUEMA DE TIPOS DE ENERGÍAS 3 TIPOS DE ENERGIA ENERGÍA CINÉTICA Definición: La energía cinética es la energía que posee un cuerpo debido a su movimiento. La energía cinética depende de la masa y la velocidad del cuerpo según la siguiente ecuación: Ec = ½ M*V2 Características: La energía cinética, es la parte de la energía mecánica de un cuerpo y corresponde al trabajo o las transformaciones que un cuerpo puede producir, debido a su movimiento, es decir, todos los cuerpos en movimiento tienen energía cinética, cuando está en reposo, no tiene energía cinética. Esta capacidad de realizar cambios, que poseen los cuerpos en movimientos, se debe fundamentalmente, a dos factores: la masa del cuerpo y su velocidad. Un cuerpo que posee una gran masa, podrá producir grandes efectos y transformaciones debido a su movimiento. Un ejemplo de la aplicación de esta energía es el que se usaba en la Edad Media, cuando los atacantes de un castillo empujaban las puertas con un pesado ariete: un tronco grande y pesado, reforzado con hierro o bronce. También la velocidad del cuerpo es determinante para su energía cinética. Este efecto puede observarse cuando una bala, de apenas unos gramos, puede penetrar en gruesos troncos, al ser disparada a gran velocidad con un fusil. Unidades de medidas: Por tratarse de una energía, y como es de suponer, la energía cinética se mide en las mismas unidades que la energía mecánica: el joule, el erg y el kilowatt-hora. A modo de ejemplo, podemos señalar que un cuerpo de 2 kilogramos de masa, que se mueva con una rapidez de 1 m/s, tiene una energía cinética de 1 joules. Definición operacional: Operacionalmente, la forma de determinar la energía cinética de un cuerpo consiste en multiplicar la mitad de su masa por el cuadrado de su velocidad. El cuadrado de la velocidad del cuerpo, es la velocidad multiplicada por sí misma. Es decir: Ec: m: v: v2: Ec= ½(m*v2) Energía cinética masa velocidad velocidad al cuadrado 4 ENERGÍA POTENCIAL Definición: La energía potencial de la gravedad o almacenada, como resultado de su altura o posición Características: La energía potencial es "estática", no implica movimiento, y se encuentra, por ejemplo, en los carritos de una montaña rusa cuando éstos alcanzan la parte más alta de la misma y luego descienden por gravedad. Esta forma de energía es la misma que contiene el agua de una presa, una liga estirada o la cuerda de un reloj (en los dos últimos casos se denomina "energía potencial elástica"). Tienen energía potencial: Los cuerpos que se encuentran a cierta altura del suelo o de cualquier nivel de referencia en un campo gravitacional. los cuerpos elásticos deformados (resortes comprimidos o estirados, gases comprimidos, etc.) los explosivos los combustibles (madera, carbón, petróleo, etc.) los alimentos ( combustible de los seres vivos) etc. 5 ENERGÍA MECÁNICA Definición: En mecánica, se denomina energía mecánica a la suma de las energías cinética y potencial gravitatoria. En la energía potencial puede considerarse también la energía potencial elástica, aunque esto suele aplicarse en el estudio de problemas de ingeniería y no de física. Expresa la capacidad que poseen los cuerpos con masa de efectuar un trabajo. Características: La fórmula para calcular la energía Mecánica es la siguiente: donde es la energía cinética y es la energía potencial gravitatoria En el caso de sistemas conservativos, se cumple que Si se incluye la energía elástica, a la energía potencial se suma el siguiente término: 6 ENERGÍA HIDRÁULICA: Definición: se basa en aprovechar la caída del agua desde cierta altura. La energía potencial, durante la caída, se convierte en cinética. El agua pasa por las turbinas a gran velocidad, provocando un movimiento de rotación que finalmente, se transforma en energía eléctrica por medio de los generadores. La hidroelectricidad es un recurso natural disponible en las zonas que presentan suficiente cantidad de agua. Características: Su desarrollo requiere construir pantanos, presas, canales de derivación, y la instalación de grandes turbinas y equipamiento para generar electricidad. Las centrales dependen de un gran embalse de agua contenido por una presa. El caudal de agua se controla y se puede mantener casi constante. El agua se transporta por unos conductos o tuberías forzadas, controlados con válvulas y turbinas para adecuar el flujo de agua con respecto a la demanda de electricidad. El agua que entra en la turbina sale por los canales de descarga. Los generadores están situados justo encima de las turbinas y conectados con árboles verticales. El diseño de las turbinas depende del caudal de agua; las turbinas Francis se utilizan para caudales grandes y saltos medios y bajos, y las turbinas Pelton para grandes saltos y pequeños caudales. Usos: El principal uso de esta energía es generar electricidad. Los países en los que constituye fuente de electricidad más importante son Noruega (99%), Zaire (97%) y Brasil (96%). La primera central hidroeléctrica se construyó en 1880 en Northumberland, Gran Bretaña. El renacimiento de la energía hidráulica se produjo por el desarrollo del generador eléctrico, seguido del perfeccionamiento de la turbina hidráulica y debido al aumento de la demanda de electricidad a principios del siglo XX. En 1920 las centrales hidroeléctricas generaban ya una parte importante de la producción total de electricidad . Ventajas: es una energía renovable Desventajas: el desarrollo de esta energía implica la inversión de grandes sumas de dinero, por lo que no resulta competitiva en regiones donde el carbón o el petróleo son baratos, aunque el coste de mantenimiento de una central térmica, debido al combustible, sea más caro que el de una central hidroeléctrica. Sin embargo, el peso de las consideraciones medioambientales centra la atención en estas fuentes de energía renovables. 7 ENERGÍA EÓLICA Definición: La energía eólica es la energía producida por el viento. La energía eólica se considera una forma indirecta de energía solar. Entre el 1 y 2% de la energía proveniente del sol se convierte en viento, debido al movimiento del aire ocasionado por el desigual calentamiento de la superficie terrestre. La energía cinética del viento puede transformarse en energía útil, tanto mecánica como eléctrica. Características: Una característica de la energía producida por el viento es su infinita disponibilidad en función lineal a la superficie expuesta a su incidencia. En los barcos, a mayor superficie vélica mayor velocidad. En los parques eólicos, cuantos más molinos haya, más potencia en bornes de la central. En los veleros, el aumento de superficie vélica tiene limitaciones mecánicas (se rompe el mástil o vuelca el barco). En los parques eólicos las únicas limitaciones al aumento del número de molinos son las urbanísticas. Usos: La primera utilización de la capacidad energética del viento la constituye la navegación a vela. En ella, la fuerza del viento se utiliza para impulsar un barco. La energía eólica, transformada en energía mecánica ha sido históricamente aprovechada, pero su uso para la generación de energía eléctrica es más reciente, existiendo aplicaciones de mayor escala desde mediados de la década del 70 en respuesta a la crisis del petróleo y a los impactos ambientales derivados del uso de combustibles fósiles. Ventajas: La energía eólica no contamina, es inagotables y frena el agotamiento de combustibles fósiles contribuyendo a evitar el cambio climático. Es una de las fuentes más baratas. Desventajas: Una característica de la energía eólica que juega en contra es su discontinuidad. Efectivamente, el viento cambia de intensidad y de dirección de manera impredecible. Hoy, en los parques eólicos, se utilizan los acumuladores para producir electricidad durante un tiempo, cuando el viento no sopla. 8 ENERGÍA SOLAR: Definición: energía radiante producida en el Sol como resultado de reacciones nucleares de fusión. Llega a la Tierra a través del espacio en cuantos de energía llamados fotones, que interactúan con la atmósfera y la superficie terrestres. Características: Recibe el nombre de energía solar aquella que proviene del aprovechamiento directo de la radiación del sol, y de la cual se obtiene calor y electricidad. El calor se obtiene mediante colectores térmicos, y la electricidad a través de paneles fotovoltaicos. Los paneles fotovoltaicos, que constan de un conjunto de celdas solares, se utilizan para la producción de electricidad, y constituyen una adecuada solución para el abastecimiento eléctrico en las áreas rurales que cuentan con un recurso solar abundante. La electricidad obtenida mediante los sistemas fotovoltaicos puede utilizarse en forma directa, o bien ser almacenada en baterías para utilizarla durante la noche. Usos: En los sistemas de aprovechamiento térmico el calor recogido en los colectores solares puede destinarse a satisfacer numerosas necesidades, como por ejemplo: obtención de agua caliente para consumo doméstico o industrial, o bien para fines de calefacción, aplicaciones agrícolas, entre otras. Ventajas: Es una energía limpia y siempre disponible. Además contribuye en el ciclo del agua, que produce la lluvia y la energía potencial de las corrientes de montaña y de los ríos. La energía que generan estas aguas en movimiento al pasar por las turbinas modernas se llama energía hidroeléctrica. Gracias al proceso de fotosíntesis, la energía solar contribuye al crecimiento de la vida vegetal (biomasa) que, junto con la madera y los combustibles fósiles que desde el punto de vista geológico derivan de plantas antiguas, puede ser utilizada como combustible. Otros combustibles como el alcohol y el metano también pueden extraerse de la biomasa. Desventajas: La intensidad de la radiación solar no es constante. La intensidad de energía real disponible en la superficie terrestre es menor que la constante solar debido a la absorción y a la dispersión de la radiación que origina la interacción de los fotones con la atmósfera. 9 ENERGÍA MAREOMOTRIZ Definición: La energía mareomotriz es la que resulta de aprovechar las mareas, es decir, la diferencia de altura media de los mares según la posición relativa de La Tierra y La Luna, y que resulta de la atracción gravitatoria de esta última y del sol sobre las masas de agua de los mares. Características: Esta diferencia de alturas puede aprovecharse interponiendo partes móviles al movimiento natural de ascenso o descenso de las aguas, junto con mecanismos de canalización y depósito, para obtener movimiento en un eje. Mediante su acoplamiento a un alternador se puede utilizar el sistema para la generación de electricidad, transformando así la energía mareomotriz en energía eléctrica, una forma energética más útil y aprovechable. Usos: Se utiliza para generar electricidad Ventajas: La energía mareomotriz tiene la cualidad de renovable, en tanto que la fuente de energía primaria no se agota por su explotación, y limpia, ya que en la transformación energética no se producen subproductos contaminantes gaseosos, líquidos o sólidos. Desventajas: La relación entre la cantidad de energía que se puede obtener con los medios actuales y el coste económico y ambiental de instalar los dispositivos para su proceso han evitado una proliferación notable de este tipo de energía. Otras desventajas son Impacto visual y estructural sobre el paisaje costero. Localización puntual. Dependiente de la amplitud de mareas. Traslado de energía muy costoso. Efecto negativo sobre la flora y la fauna. Limitada. 10 ENERGÍA GEOTÉRMICA Definición: La energía geotérmica corresponde a la energía calórica contenida en el interior de la tierra, que se transmite por conducción térmica hacia la superficie. Esta fuente de calor puede producirse por la actividad volcánica o por la interacción entre dos placas tectónicas. El conjunto de técnicas utilizadas para la exploración, evaluación y explotación de la energía interna de la tierra se conoce como geotermia. Características: El calor se produce entre la corteza y el manto superior de la Tierra, sobre todo por desintegración de elementos radiactivos. Esta energía geotérmica se transfiere a la superficie por difusión, por movimientos de convección en el magma (roca fundida) y por circulación de agua en las profundidades. Sus manifestaciones hidrotérmicas superficiales son, entre otras, los manantiales calientes, los géiseres y las fumarolas. Los primeros han sido usados desde la antigüedad con propósitos terapéuticos y recreativos. Usos: Se utiliza en la generación de energía eléctrica, en calefacción o en procesos de secado industrial. Ventajas: la energía geotérmica es un recurso parcialmente renovable y de alta disponibilidad. El vapor producido por líquidos calientes naturales en sistemas geotérmicos es una alternativa a la que se obtiene en plantas de energía por quemado de materia fósil, por fisión nuclear o por otros medios. Otra ventaja es que el flujo de producción de energía es constante a lo largo del año ya que no depende de variaciones estaciónales como lluvias, caudales de ríos, etc. Desventajas: Existe cierta preocupación por el medio ambiente, ya que el vapor geotérmico suele contener sulfuro de hidrógeno, que es tóxico en grandes cantidades y molesto debido a su olor, en cantidades pequeñas. Las reservas de agua subterráneas pueden contaminarse si los pozos geotérmicos no están sellados hasta grandes profundidades con un revestimiento de acero y cemento. 11 ENERGÍA BIOMASA Definición: Por biomasa se entiende el conjunto de materia orgánica renovable de origen vegetal, animal o procedente de la transformación natural o artificial de la misma. La energía de la biomasa corresponde entonces a toda aquella energía que puede obtenerse de ella, bien sea a través de su quema directa o su procesamiento para conseguir otro tipo de combustible. Características: Una de las posibles clasificaciones que pueden realizarse de la biomasa atendiendo a su origen es la siguiente: Residuos forestales o agrícolas. Residuos sólidos urbanos. Residuos animales. Residuos de industrias agrícolas. Existen 2 tipos de métodos de conversión de biomasa en energía: Métodos termoquímicos: por combustión o por pirólisis; y Métodos biológicos: por fermentación alcohólica o fermentación metánica. Usos: Los usos de la biomasa en aplicaciones energéticas son principalmente la producción de gas, energía calórica (térmica) y energía eléctrica. Actualmente la biomasa es utilizada en Chile para producir electricidad e inyectarla a la red, mediante plantas de cogeneración eléctrica que aprovechan los residuos energéticos (licor negro, cortezas), de otros procesos industriales tal como la producción de celulosa. Ventajas: Es una fuente energía limpia y renovable. El balance de CO2 es neutro. No emite contaminantes sulfurados o nitrogenados Una parte de la biomasa para fines energéticos procede de materiales residuales que es necesario eliminar. Disminuye la dependencia externa del abastecimiento de combustibles. Desventajas: Tiene como principal desventaja que se necesita de una gran cantidad de terreno para cultivar la biomasa para combustible. Si no se realizan controles eficaces en el uso de tierras y replantación, la propagación de la tala de árboles y plantas puede agotar los nutrientes del suelo y causar excesiva erosión del suelo, contaminación del agua, anegamiento y perdida de hábitats para la vida silvestre. . 12 ENERGÍA NUCLEAR Definición: La energía nuclear es aquella que resulta del aprovechamiento de la capacidad que tienen algunos isótopos de ciertos elementos químicos para experimentar reacciones nucleares y emitir energía en la transformación. Características: Una reacción nuclear consiste en la modificación de la composición del núcleo atómico de un elemento, que muta y pasa a ser otro elemento como consecuencia del proceso. Este proceso se da espontáneamente entre algunos elementos y en ocasiones puede provocarse mediante técnicas como el bombardeo neutrónico u otras. Existen dos formas de aprovechar la energía nuclear para convertirla en calor, la fisión nuclear, en la que un núcleo atómico se subdivide en dos o más grupos de partículas y la fusión nuclear, en la que al menos dos núcleos atómicos se unen para dar lugar a otro diferente. Usos: La energía nuclear procedente de reacciones de fisión o fusión de átomos en las que se liberan gigantescas cantidades de energía, se usan para producir electricidad. Ventajas: Una de las ventajas que los defensores de la energía nuclear le encuentran es que es mucho menos contaminante que los combustibles fósiles. Comparativamente las centrales nucleares emiten muy pocos contaminantes a la atmósfera. Desventajas: Los materiales radiactivos emiten radiación ionizante penetrante que puede dañar los tejidos vivos. La unidad que suele emplearse para medir la dosis de radiación equivalente en los seres humanos es el milisievert. Agrava, con relación a las centrales térmicas, el problema de evacuación del calor no transformado en electricidad. El agua de los ríos utilizada con este fin en algunas centrales sufre un aumento de la temperatura que destruye el equilibrio ecológico. Produce grandes cantidades de residuos radiactivos, algunos de los cuales son de larga vida. De este modo, el almacenamiento durante siglos de estos radioelementos plantea unos problemas que siguen sin resolverse. Algunos temen fugas de consecuencias genéticas dramáticas. Finalmente, utilizando plutonio, elemento muy peligroso empleado también en las armas nucleares, para los sobre regeneradores, se crea la necesidad de tomar medidas de seguridad muy severas, hecho que acentúa el carácter centralizador de este sistema de producción de energía. 13 ENERGÍA RETICULAR Definición: es la diferencia de energía DE que se necesita gastar para convertir un mol de un compuesto iónico sólido, a 0 K y 1 atm, en iones gaseosos separados entre sí, a grandes distancias ( infinita separación). Características: La energía reticular se puede calcular de forma teórica utilizando unza expresión matemática conocida como expresión de Born, y de forma experimental aplicando la ley de Hess. Un ciclo de Born-Haber calcula la energía reticular comparando la entalpía estandar de formación del compuesto iónico (según los elementos) con la entalpía necesaria para hacer iones gaseosos a partir de los elementos. Esta es una aplicación de la Ley de Hess 14 CARBÓN Definición: El carbón es un mineral de origen orgánico, de color negro y combustible, y muy rico en el elemento químico carbono. Características: Suele localizarse bajo una capa de pizarra y sobre una capa de arena y piza. Se cree que la mayor parte del carbón fue formada durante la era carbonífera (hace 280 a 345 millones de años). Usos: Centrales térmicas: producción de energía eléctrica. Coquería: fabricación de hierro rojo. Siderurgia: procedimientos y técnicas dedicadas a la elaboración de materiales férricos. Uso doméstico: calefacción. Ventajas: El carbón es un material comparativamente estable y no presenta los problemas de fugas y derrames asociados a otros combustibles fósiles tales como el gas y el petróleo. Alrededor del mundo, el carbón es transportado en barcos, desde grandes cargueros hasta pequeños barcos de cabotaje. Los accidentes que involucran el hundimiento de barcos que transportan carbón son afortunadamente escasos y en ningún caso el transporte de carbón es un agente contaminante Desventajas. Requiere la inversión considerable de calor en cualquier horno de múltiplecalor y causa altas pérdidas de carbón. Los inconvenientes del carbón son que es bastante contaminante, y que las minas de las que se extraen ofrecen poca seguridad a los trabajadores, y los accidentes son habituales . 15 ENERGÍA CALÓRICA O TÉRMICA Definición: Energía Producida por el aumento de la temperatura de los objetos. Según el enfoque característico de la teoría cinético-molecular, la energía térmica de un cuerpo es la energía resultante de sumar todas las energías mecánicas asociadas a los movimientos de las diferentes partículas que lo componen. Características: Se trata de una magnitud que no se puede medir en términos absolutos, pero es posible, sin embargo, determinar sus variaciones. La cantidad de energía térmica que un cuerpo pierde o gana en contacto con otro a diferente temperatura recibe el nombre de calor. El calor constituye, por tanto, una medida de la energía térmica puesta en juego en los fenómenos caloríficos. Los procesos detallados de la digestión de alimentos es un asunto complicado, pero se realiza una transformación de la energía química localizada en los alimentos a energía térmica para mantener el cuerpo caliente y ene energía mecánica para que el cuerpo realice trabajo moviendo las diferentes partes del mismo como un todo. Hay también alguna transformación en energía eléctrica y otros tipos de energía química que permiten establecer comunicación entre las diferentes partes del cuerpo y facilita la función del sistema nervioso. Aquí de nuevo se involucra transferencia y transformación. Todos los procesos biológicos a través del dominio de los seres vivientes pueden ser interpretados en términos del concepto de energía. Usos: Termoeléctricas de Combustibles Fósiles: Producen electricidad mediante la energía calorífica generada por la combustión de diesel, carbón, gas natural, combustóleo y otros aceites pesados. Es usada a diario en nuestros hogares para cocinar alimentos, calefacción, alumbrado, etc. Ventajas: es una energía indispensable para nuestro diario vivir. Esta se puede obtener a partir de muchas otras energías como la eólica, solar, mareomotriz, etc. 16 ENERGÍA QUÍMICA Definición: La energía química es aquella que se libera en cualquier reacción química La energía química está almacenada en los cuerpos, por lo tanto, es una forma de energía potencial. Características: Toda sustancia por su composición química posee energía química, la cual se puede transformar en otras energías cuando estas se ocupan. Por ejemplo, en el caso de una estufa a parafina, cuando esta se enciende, la parafina al combustionarse se transforma en energía calórica que sirve para calefaccionar una habitación, además, se produce energía luminosa. Otro ejemplo es la pila que, a partir de energía química se pude obtener energía eléctrica. Usos: Se obtiene a partir de la combustión de combustibles fósiles, fotosíntesis. Y de ella obtenemos energía calórica, eléctrica, potencial y cinética. Ventajas: Esta presente en una gran cantidad de sustancias (alimentos, pilas, explosivos). Puede transformarse en otras energías fácilmente. 17 ENERGÍA ELÉCTRICA Definición: Se denomina energía eléctrica a la forma de energía que resulta de la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite establecer una corriente eléctrica entre ambos —cuando se los pone en contacto por medio de un conductor eléctrico— y obtener trabajo. Características: La energía eléctrica puede transformarse en muchas otras formas de energía, tales como la energía luminosa o luz, la energía mecánica y la energía térmica. Su generación, transporte, distribución y uso es una de las bases de la tecnología utilizada por el hombre en la actualidad. Usos: Es una de las energías más utilizadas debido fundamentalmente a su limpieza y a la facilidad con la que se la genera, transporta y convierte en otras formas de energía. Esta es aplicada a procesos y aparatos de diversas naturalezas, sobre la base de ella se ha desarrollado toda la tecnología que hoy conocemos. Es nuestra principal fuente de luz. Ventajas: Tiene la capacidad de transformarse con facilidad en otras formas de energías (lumínica, calorífica). Es posible transportarla a largas distancias con bajos costes y rendimiento relativamente alto (no se pierde excesiva energía). La energía eléctrica es posible de obtener a partir de muchas otras energías tales como eólica, hidráulica, nuclear, etc. Desventajas: La electricidad no tiene una utilidad biológica directa para el ser humano, salvo en aplicaciones muy singulares, como pudiera ser el uso de corrientes en medicina, resultando en cambio normalmente desagradable e incluso peligrosa, según las circunstancias. 18 ENERGÍA EN EL VACÍO Definición: La energía del vacío es una energía de fondo existente en el espacio incluso en ausencia de ningún tipo de materia. La energía del vacío tiene un origen puramente cuántico y es responsable de efectos físicos observables como el efecto Cassimir. Asimismo la energía del vacío permite la evaporación de un agujero negro a través de la radiación Hawking. Características: La energía del vacío tendría también importantes consecuencias cosmológicas estando relacionado con el periodo inicial de expansión inflacionaria y con la aparente aceleración actual de la expansión del Universo. Algunos astrofísicos piensan que la energía del vacío podría ser responsable de la energía oscura del universo (popularizada en el término quintaesencia) asociada con la constante cosmológica de la relatividad general. Esta energía oscura desempeñaría un papel similar al de una fuerza de gravedad repulsiva contribuyendo a la expansión del Universo. 19 ENERGÍA RADIANTE Definición: Es la energía de las ondas electromagnéticas: rayos gamma, equis y ultravioleta; rayos luminosos e infrarrojos, ondas hertzianas. Características: La energía solar es la energía radiante producida en el Sol como resultado de reacciones nucleares de fusión que llegan a la Tierra a través del espacio en cuantos de energía llamados fotones que interactúan con la atmósfera y la superficie terrestres. La intensidad de la radiación solar en el borde exterior de la atmósfera, si se considera que la Tierra está a su distancia promedio del Sol, se llama constante solar, y su valor medio es de unas 2 cal/min/cm2 Usos: A partir de la energía radiante podemos aprovechar la energía lumínica y calórica. De la radiación solar depende la vida en la tierra. Ventajas: El Sol, en concreto la radiación solar interceptada por la tierra en su desplazamiento a su alrededor, constituye la principal fuente de energía renovable a nuestro alcance. Nuestro planeta recibe del Sol la asombrosa cantidad de energía anual de 5,4 x 10^24 J, una cifra que representa 4.500 veces el consumo mundial de energía. Desventajas: Aunque es muy abundante el aprovechamiento de la radiación solar está condicionada por tres aspectos: la intensidad de radiación solar recibida por la tierra, los ciclos diarios y anuales a los que está sometida y las condiciones climatológicas de cada emplazamiento. 20 PETRÓLEO Definición: El petróleo ("aceite de piedra") es una mezcla compleja no homogénea de hidrocarburos (compuestos formados por hidrógeno y carbono). Difieren mucho entre sí, desde amarillentos y líquidos a negros y viscosos. Estas diferencias son debidas a las relaciones entre los tipos de hidrocarburos. Características: Es un recurso natural no renovable, y actualmente también es la principal fuente de energía en los países desarrollados. Esta mezcla de hidrocarburos aparece generalmente asociada a grandes burbujas de gas natural, en yacimientos que han estado encerrados durante miles de años bajo tierra, cubiertos por los estratos superiores de la corteza terrestre. El Petróleo se extrae mediante la perforación de un pozo sobre el yacimiento. Si la presión de la bolsa de gas es suficiente, forzará la salida natural del petróleo a través del pozo que se conecta mediante una red de oleoductos hacia su almacenamiento, su transporte mediante buques petroleros y su refino. De él se extraen diferentes productos, entre otros: propano y butano, gasolina, keroseno, gasóleo, aceites lubricantes, asfaltos, carbón de coque, etc. Usos: Es utilizado como combustible para maquinarias, vehículos, etc. También para generar electricidad. Ventajas: El petróleo diesel genera más potencia. Los buques impulsados con motores diesel son más rápidos. El diesel es más fácil de almacenar en los buques. En los buques se puede almacenar más cantidad de combustible líquido que sólido. La cantidad adicional de combustible líquido permite un radio de acción 40% mayor que con carbón. Se requiere menos esfuerzo humano para manipular el petróleo en los barcos. Es factible el suministro en altamar, mediante tanqueros, extendiendo el rango operacional de los buques. Desventajas: La combustión de sus derivados produce productos residuales: partículas, CO2, SOx (óxidos de azufre), NOx (óxidos nitrosos), etc. Los derrames de petróleo suponen una fuerte amenaza al medio ambiente marino . Es un recurso no renovable solo disponible en algunos lugares. 21 BIOGÁS Definición: El biogás, es un gas combustible que se genera artificialmente, en dispositivos específicos, mediante la acción de unos seres vivos (bacterias metanogénicas), en ausencia de aire (esto es, en un ambiente anaeróbico). Cuando la materia orgánica se descompone en ausencia de oxígeno, actúa este tipo de bacterias, generando biogás. Características: Su composición es variable pero en líneas generales sería: Metano (CH4) = 45 a 55 % Anhídrido carbónico (CO2)= 50 a 40% Nitrógeno (N2) = 2 % a 3% Ácido sulfhídrico (SH2) = 1,5 a 2 % Usos: Este gas es utilizado comúnmente en industrias, para producir energía eléctrica en las estaciones de depuración de aguas residuales (EDAR) de las ciudades, en los vertederos de residuos sólidos urbanos y también en áreas rurales para cocinar mediante la construcción de un biodigestor, que no es otra cosa que un recipiente cerrado donde se incorpora la materia orgánica para ser descompuesta por bacterias metanogénicas. Ventajas: Los biodigestores se constituyen en una valiosa alternativa para el tratamiento de los desechos orgánicos de las explotaciones agropecuarias pues permiten: i) disminuir la carga contaminante, ii) mejorar la capacidad fertilizante del material, iii) eliminar los malos olores y, iv) generar un gas combustible denominado biogás el cual tiene diversos usos. El biogás puede ser utilizado como combustible para motores diesel y a gasolina, a partir de los cuales se puede producir energía eléctrica por medio de un generador. Desventajas: Una desventaja en su baja velocidad de encendido 22 ENERGÍA DE ENLACE Definición: La energía de enlace es la energía que se desprendería por la formación de un enlace químico, a partir de sus fragmentos constituyentes. Características: Los enlaces más fuertes, o más estables, tienen una energía de enlace grande. Los enlaces covalentes, metálicos o iónicos son típicamente muy fuertes, frente a los de puente de hidrógeno o van der Waals, típicamente más débiles. La energía de enlace A-B se define como la energía necesaria para que un mol de AB en estado gaseoso se separe en sus átomos gaseosos correspondientes, A y B. En una molécula diatómica la energía de enlace se puede definir como la energía de su proceso de disociación: H2 (g) ® 2 H (g) DH = 104,2 kJ Esto quiere decir que la energía del enlace H - H en la molécula de H2 es de 104,2 kJ por mol. La energía de enlace se puede calcular cuando se conoce la entalpía de formación del compuesto AB y las variaciones de entalpía de los cambios de estado correspondientes o las variaciones de entalpía de disociación. 23