actividad 5
Es algo que esta ligado a cualquier cambio producido por algo o alguien. Puede intervenir de muchas maneras, y con múltiples resultados, por ejemplo: Para puede utilizarse para vencer la Inercia de un cuerpo, aumentando su velocidad o para modificar su nivel o altura sobre la superficie de la Tierra. En si se puede definir a la Energía como la capacidad que algunos cuerpos, seres o sistemas tienen de modificar su entorno.
¿Como se puede transferir energía?
Cuando se analizan las modificaciones producidas en los sistemas sea cual sea la naturaleza de las mismas se llega a la conclusión de que los cambios siempre se producen por medio de dos procesos que hacen cambiar la cantidad de energía almacenada en un cuerpo:
-Mediante una fuerza que desplaza su punto de aplicación lo cual se indica diciendo que se produce un trabajo mecánico -Nos fuimos Física y Química T.T Nooo-. Es importante no confundir el trabajo con alguna clase de energía en transferencia.
-Entre dos sistemas en contacto cuyas temperaturas son diferentes, cual se indica diciendo que se produce calor. En este caso, tampoco, se puede confundir el calor con otros tipos de energía. Al igual que el trabajo consiste en energía de transferencia. Sin embargo, existe una diferencia fundamental entre el trabajo y calor: la causa que provoca el intercambio de energía.
Cualidades de la Energía:
La energía se manifiesta de distintas maneras, ejemplo:
*Se transforma, es decir tiene capacidad para convertirse de un tipo de energía a otra.
*Se almacena y transporta mediante sistemas físicos.
*Se transfiere, es decir por medio de una serie de mecanismos los sistemas son capaces de intercambiar la energía entre ellos.
*Se degrada, convirtiéndose progresivamente en tipos de energía menos útil y perdiendo así su capacidad para producir cambios.
*Se conserva, sea cual el proceso que experimente. Por ello podrá decirse que dentro de un sistema aislado, la energía se mantiene constante.
*Es independiente de las interacciones, es decir se puede hablar de energía de un sistema aislado, al contrario de lo que ocurre con las fuerzas que siempre aparecen en parejas.
*Es una magnitud escalar, es decir, el resultado obtenido a partir de una cierta cantidad de energía no depende de la dirección en que se desplaza el cuerpo.
Algunos tipos de Energías:
Energía Cinética:
Un objeto que se mueve posee dicha energía, por efecto de su propio movimiento. La energía en un automóvil la podemos ver en el aumento de velocidad, los frenos absorben dicha energía reduciendo la velocidad del coche.
Energía Potencial:
Es la energía que es liberada de un cumulo de energía, como cuando el columpio esta en lo máximo que puede subir antes de bajar esta reuniendo energia potencial de la gravedad. O un resorte cuando lo aplastan y aun no lo sueltan.
Energía Térmica:
Es la energía producida por la temperatura o es la energía liberada en forma de calor que se obtiene de la naturaleza o el sol.
Hay muchos tipos de energía, aquí intentaremos enumerarlos todos o la principal mayoría de ellos con una breve explicación de como son.
- Energía eléctrica
- Energía lumínica
- Energía mecánica
- Energía térmica
- Energía eólica
- Energía solar
- Energía nuclear
- Energía cinética
- Energía potencial
- Energía química
- Energía hidráulica
- Energía sonora
- Energía radiante
- Energía fotovoltaica
- Energía de reacción
- Energía iónica
- Energía geotérmica
- Energía mareomotriz
- Energía electromagnética
- Energía metabólica
- Energía hidroeléctrica
- Energía magnética
- Energía calorífica
1. Energía Eléctrica
La energia electrica es la energia resultante de una diferencia de potencial entre dos puntos y que permite establar una corriente electrica entre los dos, para obtener algun tipo de trabajo, también puede trasformarse en otros tipos de energía entre las que se encuentran energía luminosa o luz, la energía mecánica y la energía térmica.
2. Energía lumínica
La energía luminosa es la fracción que se percibe de la energía que trasporta la luz y que se puede manifestar sobre la materia de diferentes maneras tales como arrancar los electrones de los metales, comportarse como una onda o como si fuera materia, aunque la mas normal es que se desplace como una onda e interactúe con la materia de forma material o física, también añadimos que esta no debe confundirse con la energía radiante.
3. Energía mecánica
La energía mecánica se debe a la posición y movimiento de un cuerpo y es la suma de la energía potencial, cinética y energía elástica de un cuerpo en movimiento. Refleja la capacidad que tienen los cuerpos con masa de hacer un trabajo. Algunos ejemplos de energía mecánica los podríamos encontrar en la energía hidráulica, eólica y mareomotriz.
4. Energía térmica
La energía térmica es la fuerza que se libera en forma de calor, puede obtenerse mediante la naturaleza y también del sol mediante una reacción exotérmica como podría ser la combustión de los combustibles, reacciones nucleares de fusión o fisión, mediante la energía eléctrica por el efecto denominado Joule o por ultimo como residuo de otros procesos químicos o mecánicos. También es posible aprovechar energía de la naturaleza que se encuentra en forma de energía térmica calorifica, como la energía geotérmica o la energía solar fotovoltaica.
La obtención de esta energía térmica también implica un impacto ambiental debido a que en la combustión se libera dióxido de carbono (comúnmente llamado CO2 ) y emisiones contaminantes de distinta índole, por ejemplo la tecnología actual en energía nuclear da residuos radiactivos que deben ser controlados. Ademas de esto debemos añadir y tener en cuenta la utilización de terreno destinado a las plantas generadoras de energía y los riegos de contaminación por accidentes en el uso de los materiales implicados, como pueden ser los derrames de petróleo o de productos petroquímicos derivados.
5. Energía Eólica
Este tipo de energía se obtiene a través del viento, gracias a la energía cinética generada por el efecto corrientes de aire.
Actualmente esta energía es utilizada principalmente para producir electricidad o energia eléctrica a través de aerogeneradores, según estadísticas a finales de 2011 la capacidad mundial de los generadores eólicos supuso 238 gigavatios, en este mismo año este tipo de energía genero alrededor del 3% de consumo eléctrico en el mundo y en España el 16%.
La energía eólica se caracteriza por se una energía abundante, renovable y limpia, también ayuda a disminuir las emisiones de gases contaminantes y de efecto invernadero al reemplazar termoeléctricas a base de combustibles fósiles, lo que la convierte en un tipo de energía verde, el mayor inconveniente de esta seria la intermitencia del viento que podría suponer en algunas ocasiones un problema si se utilizara a gran escala.
6. Energia Solar
Nuestro planeta recibe aproximadamente 170 petavatios de radiación solar entrante (insolación) desde la capa más alta de la atmósfera y solo un aproximado 30% es reflejada de vuelta al espacio el resto de ella suele ser absorbida por los océanos, masas terrestres y nubes.
El espectro electromagnético de la luz solar en la superficie terrestre está ocupado principalmente por luz visible y rangos de infrarrojos con una pequeña parte de radiación ultravioleta.La radiacion que es absorbida por las nubes, océanos, aire y masas de tierra incrementan la temperatura de estas.
El aire calentado es el que contiene agua evaporada que asciende de los océanos, y también en parte de los continentes, causando la circulación atmosférica o convección. Cuando el aire asciende a las capas altas, donde la temperatura es baja, va disminuyendo su temperatura hasta que el vapor de agua se condensa formando nubes. El calor latente de la condensación del agua amplifica la convección y procduce fenomenos naturales tales como borrascas, anticiclones y viento. La energía solar absorbida por los océanos y masas terrestres mantiene la superficie a 14 °C. Para la fotosíntesis de las plantas verdes la energía solar se convierte en energía química, que produce alimento, madera y biomasa, de la cual derivan también los combustibles fósiles.
| FLUJO SOLAR ANUAL Y CONSUMO DE ENERGÍA HUMANO | |
|---|---|
| Solar | 3.850.000 EJ7 |
| Energía eólica | 2.250 EJ8 |
| Biomasa | 3.000 EJ9 |
| Uso energía primario (2005) | 487 EJ10 |
| Electricidad (2005) | 56,7 EJ11 |
Se ha estimado que la energía total que absorben la atmósfera, los océanos y los continentes puede ser de 3.850.000 exajulios por año. . En 2002, esta energía en un segundo equivalía al consumo global mundial de energía durante un año.La fotosíntesis captura aproximadamente 3.000 EJ por año en biomasa, lo que representa solo el 0,08% de la energía recibida por la Tierra. La cantidad de energía solar recibida anual es tan vasta que equivale aproximadamente al doble de toda la energía producida jamás por otras fuentes de energía no renovable como son el petróleo, el carbón, el uranio y el gas natural.
¿Como se obtiene?
Es obtenida a partir del aprovechamiento de la radiación electromagnética procedente del Sol, la radiación solar que alcanza nuestro planeta también puede aprovecharse por medio de captadores que mediante diferentes tecnologías (células fotovoltaicas, helióstatos, colectores térmicos) puede trasformarse en energía térmica o eléctrica y también es una de las calificadas como energías limpias o renovables.
La potencia de radiación puede variar según el momento del día, así como las condiciones atmosféricas que la amortiguan y la latitud. en buenas condiciones de radiación el valor suele ser aproximadamente 1000 W/m² (a esto se le conoce como irrandiancia) en la superficie terrestre
La radiación es aprovechable en sus componentes directa y difusa, o en la suma de ambas. La radiación directa es la que llega directamente del foco solar, sin reflexiones o refracciones intermedias. Mientras que la difusa es la emitida por la bóveda celeste diurna gracias a los múltiples fenómenos de reflexión y refracción solar en la atmósfera, en las nubes y el resto de elementos atmosféricos y terrestres. La radiación directa puede reflejarse y concentrarse para su utilización, mientras que no es posible concentrar la luz difusa que proviene de todas las direcciones.
La irradiancia directa normal (o perpendicular a los rayos solares) fuera de la atmósfera, recibe el nombre de constante solar y tiene un valor medio de 1366 W/m² (que corresponde a un valor máximo en el perihelio de 1395 W/m² y un valor mínimo en el afelio de 1308 W/m²).
Según informes de Greenpeace, la energía solar fotovoltaica podría suministrar electricidad a dos tercios de la población mundial en 2030.
7. Energía nuclear
La energía cinética es la energía que posee un objeto debido a su movimiento, esta energia depende de la velocidad y masa del objeto según la ecuación E = 1mv2, donde m es la masa del objeto y v2 la velocidad del mismo elevada al cuadrado.
La energía asociada a un objeto situado a determinada altura sobre una superficie se denomina energía potencial. Si se deja caer el objeto, la energía potencial se convierte en energía cinética. (véase la imagen)
9. Energía potencial
En un sistema físico, la energía potencial es energía que mide la capacidad que tiene dicho sistema para realizar un trabajo en función exclusivamente de su posición o configuración. Puede pensarse como la energía almacenada en el sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar. Suele abreviarse con la letra U o Ep.
La energía potencial puede presentarse como energía potencial gravitatoria, energía potencial electrostática, y energía potencial elástica.
Más rigurosamente, la energía potencial es una magnitud escalar asociada a un campo de fuerzas (o como en elasticidad un campo tensorial de tensiones). Cuando la energía potencial está asociada a un campo de fuerzas, la diferencia entre los valores del campo en dos puntos A y B es igual al trabajo realizado por la fuerza para cualquier recorrido entre B y A.
10. Energía Química
Esta energía es la retenida en alimentos y combustibles, Se produce debido a la transformación de sustancias químicas que contienen los alimentos o elementos, posibilita mover objetos o generar otro tipo de energía.
11. Energía Hidráulica
La energía hidráulica o energía hídrica es aquella que se extrae del aprovechamiento de las energías (cinética y potencial) de la corriente de los ríos, saltos de agua y mareas, en algunos casos es un tipo de energía considerada “limpia” por que su impacto ambiental suele ser casi nulo y usa la fuerza hídrica sin represarla en otros es solo considerada renovable si no sigue esas premisas dichas anteriormente.
12. Energía Sonora
Este tipo de energía se caracteriza por producirse debido a la vibración o movimiento de un objeto que hace vibrar también el aire que lo rodea, esas vibraciones se transforman en impulsos eléctricos que nuestro cerebro interpreta en sonidos.
13. Energía Radiante
Esta energia es la que tienen las ondas electromagneticas tales como la luz visible, los rayos ultravioletas (UV), los rayos infrarrojos (IR), las ondas de radio, etc.
Su propiedad fundamental es que se propaga en el vació sin necesidad de ningún soporte material, se trasmite por unidades llamadas fotones estas unidades actúan a su vez también como partículas, el físico Albert Einstein planteo todo esto en su teoría del efecto fotoeléctrico gracias al cual ganó el premio Nobel de física en 1921.
14. Energía Fotovoltaica
La energía fotovoltaica y sus sistemas posibilitan la transformación de luz solar en energía eléctrica, en pocas palabras es la conversión de una partícula luminosa con energía (fotón) en una energía electromotriz (voltaica). La caracteristica principal de un sistema de energía fotovoltaica es la célula fotoeléctrica, un dispositivo construido de silicio (extraído de la arena común).
15. Energía de reacción
Es un tipo de energia debido a la reaccion química del contenido energético de los productos es, en general, diferente del correspondiente a los reactivos.
En una reacción química el contenido energético de los productos Este defecto o exceso de energía es el que se pone en juego en la reacción. La energía absorvida o desprendida puede ser de diferentes formas, energía lumínica, eléctrica, mecánica, etc…, aunque la principal suele ser en forma de energía calorífica. Este calor se suele llamar calor de reacción y suele tener un valor único para cada reacción, las reacciones pueden también debido a esto ser clasificadas en exotérmicas o endotérmicas, según que haya desprendimiento o absorción de calor.
16. Energía iónica
La energía de ionización es la cantidad de energía que se necesita para separar el electrón menos fuertemente unido de un átomo neutro gaseoso en su estado fundamental.
17. Energía geotérmica
Esta corresponde a la energía que puede ser obtenida en base al aprovechamiento del calor interior de la tierra, este calor se debe a varios factores entre los mas importantes se encuentran el gradiente geotérmico, el calor radiogénico, etc. Geotérmico viene del griego geo, “Tierra”, y thermos, “calor”; literalmente “calor de la Tierra”.
18. Energía mareomotriz
Es la resultante del aprovechamiento de las mareas, se debe a la diferencia de altura media de los mares según la posición relativa de la Tierra y la Luna y que como resultante da la atracción gravitatoria de esta ultima y del sol sobre los océanos.
De esta diferencias de altura se puede obtener energía 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.
19. Energía electromagnética
La energía electromagnética se define como la cantidad de energía almacenada en una parte del espacio a la que podemos otorgar la presencia de un campo electromagnético y que se expresa según la fuerza del campo eléctrico y magnético del mismo. En un punto del espacio la densidad de energía electromagnética depende de una suma de dos términos proporcionales al cuadrado de las intensidades de campo.
20. Energía metabólica
Este tipo de energía llamada metabólica o de metabolismo es el conjunto de reacciones y procesos físico-químicos que ocurren en una célula. Estos complejos procesos interrelacionados son la base de la vida a nivel molecular, y permiten las diversas actividades de las células: crecer, reproducirse, mantener sus estructuras, responder a estímulos, etc
21. Energía hidroeléctrica
Este tipo de energía se obtiene mediante la caída de agua desde una determinada altura a un nivel inferior provocando así el movimiento de mecanismos tales como ruedas hidráulicas o turbinas, Esta hidroelectricidad es considerada como un recurso natural, solo disponible en zonas con suficiente cantidad de agua. En su desarrollo se requiere la construcción de presas, pantanos, canales de derivación así como la instalación de grandes turbinas y el equipamiento adicional necesario para generar esta electricidad.
22. Energía Magnética
Esta energía que se desarrolla en nuestro planeta o en los imanes naturales. es la consecuencia de las corrientes eléctricas telúricas producidas en la tierra como resultado de la diferente actividad calorífica solar sobre la superficie terrestre, y deja sentir su acción en el espacio que rodea la tierra con intensidad variable en cada punto
23. Energía Calorífica
La energía calorífica es la manifestación de la energía en forma de calor. En todos los materiales los átomos que forman sus moléculas están en continuo movimiento ya sea trasladándose o vibrando. Este movimiento implica que los átomos tienen una determinada energía cinética a la que nosotros llamamos calor o energía calorífica.
La electricidad se manifiesta mediante varios fenómenos y propiedades físicas:
- Carga eléctrica: una propiedad de algunas partículas subatómicas, que determina su interacción electromagnética. La materia eléctricamente cargada produce y es influida por los campos electromagnéticos.
- Corriente eléctrica: un flujo o desplazamiento de partículas cargadas eléctricamente por un material conductor; se mide en amperios.
- Campo eléctrico: un tipo de campo electromagnético producido por una carga eléctrica incluso cuando no se está moviendo. El campo eléctrico produce una fuerza en toda otra carga, menor cuanto mayor sea la distancia que separa las dos cargas. Además las cargas en movimiento producen campos magnéticos.
- Potencial eléctrico: es la capacidad que tiene un campo eléctrico de realizar trabajo; se mide en voltios.
- Magnetismo: La corriente eléctrica produce campos magnéticos, y los campos magnéticos variables en el tiempo generan corriente eléctrica.
La electricidad se usa para generar:
- luz mediante lámparas
- calor, aprovechando el efecto Joule
- movimiento, mediante motores que transforman la energía eléctrica en energía mecánica
- señales mediante sistemas electrónicos, compuestos de circuitos eléctricos que incluyen componentes activos (tubos de vacío, transistores, diodos y circuitos integrados) y componentes pasivos como resistores, inductores y condensadores.
costos de inversión[editar]
| Fuente de Energía | Tecnología | Costo en dólares por Kilovatio (US$/kW) |
|---|---|---|
| Hidroeléctricas | Embalse (represa) | 700-1,700 |
| Energía solar | Sistemas solares fotovoltaicos | 5,000-10,000 |
| Viento (en costas) | Generación de electricidad | 800-1,200 (a gran escala) |
| hasta 3,000 (pequeña escala) | ||
| Bombas | 1,500-4,000 | |
| Energía geotérmica | Generación de Electricidad | 3,000-5,000 (pequeña escala) |
| 1,500-2,500 (Gran Escala) | ||
| Biomasa | Combustión directa | 2,800-5,000 |
Según trabajo realizado por la Corporación para la Energía y el Medio Ambiente (CORPOEMA), los costos actualizados a 2012 para la implementación de proyectos de generación con Energías Renovables en zonas pertenecientes al Sistema Interconectado Nacional (SIN) en Colombia serían:
| Zona | Tecnología | Sistema | US$/kW 2010 | US$/kW 2015 | US$/kW 2020 | Vida Útil (Años) | Factor de Capacidad (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SIN | Eólica | EEo 100 MW | 1.385 | 1.206 | 1.072 | 20 | 30 |
| SIN | Nuclear | Nuclear | 1.500 | 1.500 | 1.500 | 40 | 90 |
| SIN | Eólica | EEo 10 MW | 1.609 | 1.407 | 1.251 | 20 | 30 |
| SIN | Biomasa | Bio Vapor 50 MW | 1.898 | 1.730 | 1.700 | 20 | 90 |
| SIN | Biomasa | Bio Gasif 20 MW | 2.289 | 2.020 | 1.910 | 20 | 90 |
| SIN | Solar | ST sin Alm 30 MW | 2.458 | 2.212 | 1.991 | 30 | 20 |
| SIN | PCH | PCH 5 MW | 2.647 | 2.547 | 2.513 | 30 | 45 |
| SIN | Geotermica | Geo 50 MW | 2.803 | 2.624 | 2.557 | 30 | 90 |
| SIN | Biomasa | Bio RSU 5 MW | 3.629 | 3.329 | 3.161 | 20 | 80 |
| SIN | Geotermia | Geo 20 MW | 4.579 | 4.278 | 4.166 | 30 | 90 |
| SIN | Solar | ST con Alm 30 MW | 4.807 | 4.326 | 3.894 | 30 | 50 |
| SIN | Solar | SFV 5 MW | 6.924 | 6.232 | 5.608 | 25 | 20 |
Los costos actualizados para la implementación de estos sistemas en Zonas No Interconectadas en Colombia (ZNI) en Colombia serían:
| Zona | Tecnología | Sistema | US$/kW 2010 | US$/kW 2015 | US$/kW 2020 | Vida Útil (Años) | Factor de Capacidad (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ZNI | PCH | PCH 0.3 kW | 2.615 | 2.489 | 2.463 | 5 | 30 |
| ZNI | Biomasa | Bio Biogas 60 kW | 4.170 | 3.905 | 3.821 | 20 | 80 |
| ZNI | PCH | PCH 100 kW | 4.356 | 4.139 | 4.106 | 30 | 30 |
| ZNI | PCH | PCH 1 kW | 4.473 | 4.314 | 4.272 | 15 | 30 |
| ZNI | Eólica | EEo 100 kW | 4.658 | 4.190 | 3.854 | 20 | 20 |
| ZNI | Biomasa | Bio Gasif 100 kW | 4.824 | 4.290 | 4.065 | 20 | 80 |
| ZNI | Biomasa | Bio RSU 5 MW | 5.444 | 4.994 | 4.742 | 20 | 80 |
| ZNI | Eólica | EEo 0,3 kW | 8.999 | 8.126 | 7.457 | 20 | 25 |
| ZNI | Solar | SFV 25 kW | 11.048 | 9.943 | 8.948 | 25 | 20 |
| ZNI | Solar | SFV 0,05 kW | 11.052 | 9.947 | 8.952 | 20 | 20 |
| ZNI | Solar | SFV 0,3 kW | 11.052 | 9.947 | 8.952 | 20 | 20 |
| ZNI | Geotermia | Geo 200 kW | 12.096 | 11.024 | 10.740 | 20 | 70 |
