Energía: Tipos, Clasificación y Producción Eléctrica

Energía: Conceptos Básicos y Unidades de Medida

La energía es la capacidad de producir un trabajo mecánico o calor. Se mide en julios (J). Las equivalencias entre julios y calorías son las siguientes:

  • 1 J = 0.24 cal
  • 1 cal = 4.18 J

Una kilocaloría (kcal) es la cantidad de energía que hay que aportar a un kilogramo de agua para que su temperatura aumente 1 °C.

Tipos de Energía

Energía Cinética

Es la energía que tiene un cuerpo debido a su movimiento. Se calcula con la siguiente fórmula:

Ec = 1/2 * m * V2

Donde Ec es la energía cinética, m es la masa y V es la velocidad.

Energía Potencial

Es la energía que posee un cuerpo debido a su posición dentro de un campo gravitatorio. Se calcula con la siguiente fórmula:

Ep = m * g * h

Donde Ep es la energía potencial, m es la masa, g es la aceleración de la gravedad y h es la altura.

Energía Mecánica

Es la suma de la energía cinética y la energía potencial.

Energía Térmica

Es la energía que posee un cuerpo debido al movimiento interno de sus partículas.

Energía Química

Es la energía que posee un cuerpo debido a sus enlaces. Se libera o absorbe mediante reacciones químicas.

Energía Nuclear

Es la energía que poseen los átomos en su núcleo.

Energía Eléctrica

Es la energía que proporcionan los electrones en movimiento.

Energía Radiante

Es la energía que transmiten las ondas electromagnéticas.

Clasificación de la Energía

Según su Disponibilidad y Capacidad de Regeneración

  • Energía renovable: Es aquella que se puede regenerar, no se agota o se gasta a un ritmo menor del que se produce. Ejemplos: energía eólica, solar, hidráulica, mareomotriz.
  • Energía no renovable: Son energías que no se regeneran o se regeneran a un ritmo más lento del que se consumen. Su uso excesivo puede agotarlas. Ejemplos: petróleo, carbón, uranio, gas natural.

Según su Necesidad de Transformación

  • Energías primarias: Se obtienen directamente de la naturaleza. Ejemplos: carbón, petróleo, energía eólica, solar.
  • Energías secundarias: Se obtienen a partir de una transformación de las energías primarias. Ejemplo: electricidad.
  • Energías convencionales: Son las más usadas, aportan la mayor parte de la energía de un país, contribuyen al desarrollo tecnológico y tienen gran importancia en la economía. Son las procedentes de combustibles fósiles.
  • Energías alternativas: Son energías que se están desarrollando ahora y no aportan mucha cantidad de energía. Ejemplos: energía eólica, solar.

Según su Impacto Ambiental

  • Energías limpias: No contaminan, no desprenden ningún producto tóxico.
  • Energías contaminantes: Producen efectos negativos en el medio ambiente.

Energía Eléctrica

Es la energía que transporta la corriente eléctrica, siendo la más utilizada.

Ventajas:

  • Es fácil de transformar en otros tipos de energía.
  • Es muy fácil de transportar a grandes distancias con pocas pérdidas.

Inconvenientes:

  • Es difícil de almacenar.
  • Hay que producirla cuando se va a consumir.

La energía eléctrica se produce en los generadores de corriente, que tienen dos elementos:

  • Rotor: Es el elemento que gira en torno a un eje.
  • Estator: Elemento que se queda fijo.

Tipos de Centrales Eléctricas

Centrales Hidráulicas

Aprovechan la energía potencial del agua para transformarla en cinética. El agua, en su movimiento, mueve la hélice de una turbina cuyo eje va unido al rotor del alternador que, al girar, produce corriente eléctrica.

Tipos de Centrales Hidráulicas

  • Por gravedad: El agua que mueve la turbina sigue el curso del río.
  • Por bombeo: El agua que mueve la turbina se recoge en otro embalse más abajo y se bombea al embalse principal.
  • Minihidráulicas: No necesitan grandes pantanos. Se consume en la localidad donde se produce, por lo que no necesita grandes transportes.

Centrales Térmicas

Aprovechan el calor de la combustión de combustibles fósiles (carbón y petróleo). Funcionamiento: se queman los combustibles fósiles para calentar agua hasta convertirla en vapor. El vapor de agua sale con mucha fuerza y mueve una turbina que está conectada a un generador de corriente que produce electricidad. El vapor se enfría en otro circuito de agua fría y vuelve a la caldera, iniciándose otra vez el ciclo. Son contaminantes porque emiten CO2 a la atmósfera, causante del efecto invernadero, y óxidos de azufre y nitrógeno, causantes de la lluvia ácida.

Centrales Nucleares

Aprovechan la energía de las reacciones de fisión para producir corriente eléctrica. Funcionamiento: la energía que se desprende en la reacción se aprovecha para calentar agua hasta convertirla en vapor. Este vapor mueve una turbina que está conectada a un generador de corriente que, al girar, produce electricidad. El vapor se enfría en las torres de enfriamiento y vuelve como agua al circuito.

Energías Alternativas

Células Fotovoltaicas

Están formadas por un material semiconductor que, cuando recibe energía solar, emite electrones que se aprovechan para conducirlos por un conductor y generar corriente eléctrica. Esta corriente es continua y de poco voltaje. Todavía está en experimentación. La corriente se almacena en baterías y, por medio de un convertidor, se pasa a corriente alterna.

Energía Solar Térmica

Consta de un campo de espejos (heliostatos) que reciben la radiación solar y la reflejan a un mismo punto en lo alto de una torreta donde hay una caldera con agua. El agua pasa a vapor y este mueve una turbina conectada a un generador que produce corriente eléctrica. Los espejos llevan un motor que los orienta hacia el sol.

Centrales Eólicas

Constan de una hélice (normalmente de tres palas) encima de una torreta. La hélice la mueve el viento. El eje de esta está unido a un multiplicador de revoluciones para aumentar la velocidad, y este está conectado a un generador de corriente que genera electricidad. No contamina, es limpia, pero no es continua.

Centrales Mareomotrices

Consisten en aprovechar la energía de los mares y océanos para producir corriente eléctrica. En los mares hay tres formas de energía: la de las mareas, la de las olas y la de las corrientes marinas. Para producir corriente eléctrica solo se usa la subida y la bajada de las mareas. Para ello, se construye un dique que cierra una bahía. Cuando sube la marea, pasa agua por encima del dique y queda atrapada en la bahía. Cuando bajan las mareas, este agua sale por unos conductos donde hay una turbina conectada a un generador. El agua mueve la turbina y se produce corriente eléctrica.

Energía Geotérmica

Consiste en aprovechar el calor de las capas profundas de la tierra para producir corriente eléctrica. Se introduce una tubería hasta la zona donde haya lava y se llena de agua. El agua se evapora y sale por el otro extremo en forma de vapor. Este mueve una turbina conectada al generador que produce la corriente eléctrica.

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