Tema 6.  La energía y su transformación

1 FUENTES DE ENERGÍA

1. ¿Qué es la energía y en qué se mide?

1.2. Transformaciones energéticas

1.3. Fuentes de energía

1.4. Recursos y reservas de energía

Recursos. Cualquier lugar donde se encuentre la energía

Reserva. Cualquier lugar donde se encuentre la energía y pueda ser explotada económicamente.

1.5. La evolución en el uso de la energía

Hasta hace poco el hombre sólo gastaba energía para su uso familiar, ayudándose de madera o animales. El invento de la rueda y la vela facilitó el transporte.

Más tarde se aprovecharon los saltos de agua. Los inventos más importantes son el tornillo de Arquímedes y el molino hidráulico.

En 1770 se inventó la máquina de vapor que se utilizó en la industria, el ferrocarril y en los barcos.

1859 se perforó el primer pozo de petróleo. Desde entonces se ha convertido en la fuente de energía para los motores y la industria química.

Ahora es más frecuente el uso de energías renovables para preservar el medioambiente.

ACTIVIDADES

1. ¿Qué diferencias existen entre energías renovables y no renovables? ¿Cuáles se utilizan preferentemente hoy en día?

Las fuentes de energía no renovable, constituida por los combustibles fósiles y la energía nuclear de fisión, se pueden considerar como depósitos de energía que se van agotando a medida que se utilizan. Por el contrario, las energías renovables no se agotan. Se producen continuamente a medida que se van utilizando.

Hoy en día se emplean preferentemente las energías no renovables. No obstante, año tras año, va aumentando cada vez más el porcentaje de utilización de las energías renovables, que presentan las ventajas de su constante reposición y del reducido impacto medioambiental que acarrean.

2. ¿Por qué decimos que la mayor parte de la energía que utilizamos proviene del sol?

El sol se puede considerar como el origen de la mayor parte de la energía existente en nuestro planeta. A él se deben los procesos de fermentación que dieron lugar a la formación de combustibles fósiles, y también  es el responsable del ciclo del agua en la naturaleza, y de fenómenos tales como vientos, olas, mareas, corrientes marinas…, cuyo aprovechamiento energético abre perspectivas esperanzadoras para el futuro de la humanidad.

3. Enumera las principales ventajas e inconvenientes que presentan las distintas fuentes de energía que conoces

Estas son las principales ventajas e inconvenientes:

4. ¿Qué tendríamos que hacer para conservar los recursos energéticos en la naturaleza?

Reducir el consumo de carbón, de gas natural y de los derivados del petróleo. Llevar un control equilibrado de la tala de árboles y proceder a la repoblación de los mismos.

2 ENERGÍAS NO RENOVABLES

COMPLETA las siguientes frases:

• Las ...........fuentes de energía son los recursos energéticos............... que hay en la naturaleza. Pueden ser ............ , cuando se consideran inagotables, y  ................. cuando se van extinguiendo con el paso del tiempo.
• Los combustibles ............. son el carbón, el petróleo y el gas natural. Todos ellos constituyen fuentes de energía no renovables, que al arder generan energía ...........
• ¿CUÁL crees que será el futuro del carbón en los próximos años?
• CUANDO se extingan las reservas las reservas de petróleo, ¿será el carbón otra vez esa energía primaria de la que necesitaremos irremediablemente?

2.1. Energía térmica. Combustibles fósiles: carbón, gas natural y petróleo

Carbón. Se ha formado por  acumulación de grandes masas vegetales tapadas por la tierra durante millones de años.

Petróleo. Se ha formado por  acumulación de grandes masas plancton tapadas por la tierra pero en el mar durante millones de años. Se transporta en petroleros

Gas natural. Es una mezcla de gases (metano) que se encuentra almacenada en el interior de la Tierra. Se transporta por gasoductos y en barcos metaneros.

2.2. Energía nuclear.

Uranio. Se  consigue rompiendo el núcleo de uranio. Eso produce gran cantidad de energía que se aprovecha para producir electricidad.

5. Investiga, a través de Internet, dónde se encuentran los principales yacimientos de carbón en Europa y haz un mapa en tu cuaderno con la ubicación de los mismos.

En Europa los principales productores de carbón son:

• Reino Unido (sur de Escocia,           Inglaterra y Gales)
• Alemania (cuenca del Rhur y Sarre)
• Francia (Alsacia)
• Ucrania (Donets)
• República Checa
• Polonia
• Bélgica
• Hungría

6. Busca información acerca de los riesgos que entraña la minaría del carbón, así como de las normas de prevención que conviene adoptar.

RIESGOS

• Accidentes laborales como derrumbes, aplastamiento por maquinaria, etc.
• Explosiones de grisú (mezcla de metano y aire)
• Enfermedades pulmonares como silicosis, producidas por el polvo desprendido en la explotación

PREVENCIÓN

• Instalación de ventilación que evite la acumulación de grisú.
• Efectuar las obras  de apuntalamiento necesarias para evitar derrumbes.
• Utilizar la tecnología adecuada.
• Instruir a los mineros acerca del cumplimiento de las normas de seguridad
• Disponer de personal sanitario y de equipo de salvación para casos de emergencia.

7. ¿Qué productos se obtienen del petróleo?

Del petróleo se obtienen gases, como el butano y el propano. Líquidos, como la gasolina y el gasóleo, y residuos sólidos, como los alquitranes.

8. ¿Para qué se emplea el gas natural?

El gas natural se emplea en la fabricación de abonos nitrogenados, plásticos, fármacos, tintes y también como combustible, tanto industrial como doméstico

9.  ¿Por qué razón crees que se deben investigar fuentes de energía alternativas? ¿Conoces alguna de ellas?

Entre las razones para investigar las fuentes de energía alternativas (eólica, solar, geotérmica, biomasa, etc), tenemos:

• La cantidad de carbón, petróleo y gas natural existente es limitada, y con el tiempo estos combustibles se agotarán.
• Al quemar el carbón se producen dióxido de azufre y dióxido de carbono. El dióxido de azufre genera lluvia ácida, que provoca daños ambientales en bosques y ríos. El dióxido de carbono aumenta la temperatura atmosférica provocando el efecto invernadero.
• Los derrames accidentales de petróleo en los mares contaminan playas y puertos y afectan gravemente a aves y peces.
• La combustión de gasolina en los motores de explosión produce monóxido de carbono, que dificulta la respiración.
• Aunque el uranio natural no es peligroso, los desechos radiactivos pueden ser cancerígenos.

3 ENERGÍAS RENOVABLES

3.1. Energía hidráulica.

(1) El agua embalsada sale hacía abajo por tuberías y llega a los (2) alabes de una turbina produciendo el (3) giro de la turbina y de un generador eléctrico que transforma la energía del agua en eléctrica (4).

3.2. Energía eólica.

(1) El viento empuja el aire hasta las aspas del aerogenerador produciendo un movimiento de rotación. Este giro es a poca velocidad. (2) Por ello una caja de engranajes multiplica la velocidad para hacer girar el eje del generador eléctrico (3). Un transformador eléctrico (4) eleva la tensión eléctrica para transportarla a través de las líneas de alta tensión (5).

3.3. Energía Solar térmica.

3.4. Energía Solar fotolvoltaica.

4 LAS MÁQUINAS TÉRMICAS

4.1. La máquina de vapor

Es una máquina en la que el calor procedente de la combustión del carbón, convierte el agua en vapor de agua, cuya fuerza hace mover un émbolo, produciendo así energía mecánica.

HOGAR: dónde se quema el combustible

CALDERA: contiene el agua que se convierte en vapor a presión

CILINDRO MOTOR: es un cilindro hueco en cuyo interior se encuentran el pistón y dos orificios. Uno de ellos permite la entrada de vapor de agua, el cual empuja al émbolo hacia la derecha. El otro permite el escape de vapor cuando el émbolo recupera la posición de reposo. Los orificios se abren y se cierran, alternativamente por medio de una corredera.

MECANISMOS DE TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMIENTO. Vástago, biela y manivela, que son tres varillas articuladas que transforman el movimiento de vaivén del émbolo en movimiento circular.

4.2. El motor de combustión interna.

Los tipos de motores de explosión son diésel o gasolina

Las partes más importantes son:

CÁRTER: es el armazón del motor y está dividido en dos partes: el cárter superior o bloque, en el que van alojado los cilindros, y el cárter inferior, en el que se aloja un eje acodado llamado cigüeñal.

CULATA: cierra la parte superior del bloque.

PISTÓN: es un émbolo que succiona la mezcla y la comprime.

CILINDRO: es dónde se almacena la mezcla de gasolina y aire que explosiona por la acción de una bujía y hace desplazarse al pistón. Va provisto de dos válvulas: una de admisión, por donde entra la mezcla carburada, y otra de escape, por la que salen los gases producidos.

BIELAS: barras que transmiten el movimiento de los pistones al cigüeñal, transformando el movimiento de vaivén de los pistones en rotatorio del cigüeñal.

CONCEPTOS DE LOS MOTORES

CILINDRADA: es el volumen comprendido entre el punto muerto superior, PMS, y el inferior, PMI, de un cilindro. La cilindrada de un motor será igual al volumen de un cilindro multiplicado por el número de ellos

CALIBRE: es el diámetro exterior del cilindro (mm)

CARRERA: es la longitud que recorre la cabeza del pistón entre sus posiciones extremas (mm)

CÁMARA DE COMPRESIÓN: es el espacio comprendido entre el PMS del cilindro y la culata, en el cual queda comprimida la mezcla. El volumen total de esta cámara más la cilindrada es es el volumen total de la mezcla carburada.

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