1. Clase 17
Ciencias Integradas I
Fuentes de energía
energía renovable
energía no-renovable
Velocidad
Copyright © 2010 Rafael A. Caballero Torres

2. Energía: Definiciones
• Energía - la capacidad para hacer trabajo
• Trabajo – fuerza que se ejerce a una distancia
• Trabajo (joules) = fuerza (newtons) X distancia (metros)
• Energía (joules) = potencia (watts) X tiempo (segundos)
• Potencia – cantidad de trabajo que se hace
durante un tiempo determinado
• Potencia (watts) = trabajo (joules) / tiempo (segundos)
• P = W/t
• 1 watt de potencia = 1 joule de energía / 1 segundo de tiempo
• Masa – cantidad de materia

3. Energía
Cinética

4. Energía Cinética
• Energía de movimiento
• Cuerpo en movimiento tiene la capacidad
de hacer “trabajo”, por lo tanto tiene
energía.

5. Energía Potencial

6. Energía Potencial
• Energía Potencial = “energía en reposo”
• La energía que puede resultar por ejercer
una fuerza a una distancia, pero que no lo
está haciendo en este momento es la
energía potencial.

7. El Calentamiento Global y el
Cambio Climático actual está
relacionado principalmente al uso de
fuentes de energía no-renovables.
• El consumo de combustibles fósiles produce grandes
cantidades de bióxido de carbono (CO2), un gas de
invernadero
– para producir energía eléctrica
– para transportación
• Los procesos de deforestación están eliminando la
capacidad del planeta de capturar CO2 (mediante fotosíntesis) .
– El CO2 que no capturan las plantas llega a la atmósfera
– Se produce aumento en temperatura mundial
– Cambios en los patrones de clima global.

9. Nuestra situación
• Puerto Rico tiene una posición
geográfica excelente
• Alto costo de servicio e instalación AEE

10. Nuestra situación
• Costo de energía afecta toda la economía de PR
• 99% Fuentes no-renovables
• No las tenemos disponibles en PR
• Las tenemos que importar
• Sujetas a fluctuaciones en el mercado mundial.
• Contribuyen a calentamiento global y cambio climático
• 1% Fuentes renovables
• Hidroeléctrica
– Fue la primera fuente de energía eléctrica usada en grandes cantidades
en Puerto Rico

11. ¿Qué alternativas tenemos?
• Seguir haciendo lo mismo
• Aumentar uso de gas natural y carbón
• Energía nuclear
• Establecer metas a corto y largo plazo
• Aumentar uso de Energía Renovable
• Establecer política pública sobre Eficiencia Energética

12. ¿Cómo se produce y transmite la
energía eléctrica que llega a casa?
Se calienta agua y se produce vapor
Quema de combustible en
una caldera
Vapor empuja y mueve una turbina
Energía es usada en casas,
comercio e industria
Turbina mueve generador
Energía generada es conducida
a través de torres de transmisión
Energia pasa
por postes del
sistema de
distribución

13. ¿Cómo se genera la energía
en una planta generatriz?

14. ¿Cómo llega la energía
eléctrica a mi casa?

15. Fuentes No-renovables de Energía

16. Petróleo
Carbón
Gas Natural
Energía Nuclear

17. Fuentes No-renovables
• Petróleo
• Gas Natural
• Carbón
• Biomasa (si no es manejada de manera adecuada)
• Diversos impactos ambientales:
• Producen gases de invernadero cuando ocurre la
combustión.
• Emisiones de particulado, SOx, NOx, VOCs, dioxinas
y furanos
• Contribuyen a la formación de lluvia ácida (principalmente el
carbón y el petróleo)
• Riesgos de derrames de petróleo.

18. Energía Nuclear: una fuente alterna
• Nuclear (es una fuente alterna)
– No es una fuente de energía renovable
– No está disponible en PR
• Preocupaciones por cuestiones de seguridad
– Accidentes nucleares y terrorismo
• Efectos de un desastre nuclear
– Se afecta la cadena alimenticia
– Contaminación de terrenos, aguas y aire
– Necesidad de evacuación a cientos de millas a la redonda.
– Efectos económicos y sociales
• Disposición de desechos radiactivos
– En PR no tenemos vertederos para desperdicios peligrosos ni para
desperdicios radiactivos.
– Hay que llevar desechos radiactivos a lugares aprobados en EEUU
• Francia transporta desechos hasta Japón

19. Accidentes Nucleares
• Chernobyl, Ukrania
(antigua Unión Soviética),
1986
– Peor accidente
ocurrido en una
planta de energía
nuclear
– 31 muertos
– 135,000 personas
evacuadas
– Radiación se detectó
en varios paises de
Europa

20. Three Mile Island
• Planta Nuclear en
Pennsylvania, EEUU, 1979
• Ocurrió sobrecalentamiento en
uno de los componentes de la
planta,
– fue controlado y no hubo
emisión de radiación
significativa al ambiente.
• Reactor era nuevo (había estado
en operación por menos de tres meses).
• Niveles de radiación liberados
no fueron más de lo que por
naturaleza hay en el área.
• No ha ocurrido aumento en la
incidencia de casos de cancer.

21. Fuentes de Energía Renovable

22. Fuentes de Energía Renovable
• Fuentes Renovables
– Sol
• Fotovoltaica
• Solar termal
– Viento
– Agua
• Hidroeléctrica (embalses)
• Océano
– Oceano-termal
» Turbinas
» OTEC (barcaza)
– Energía Mecánica de Olas y Corrientes
» Pelamis
» Boyas de Magneto permanente
– Geotermal
– Biomasa
• Biocombustibles
• Biomasa
– Desperdicios sólidos
– Hidrógeno

23. Fuentes de Energía Renovable
• Tienen la capacidad de renovarse a si
mismas y son prácticamente infinitas (si se
manejan de forma correcta).
• Algunas de estas fuentes provienen de la
misma naturaleza (sol, viento, agua, biocombustibles).
• Bajo impacto ambiental
– Si se hace planificación e implantación adecuada.
• Otras provienen de procesos resultantes
de la actividad humana (desperdicios sólidos).

24. Fuentes de Energía Renovable
¿Por qué debemos comenzar a usarlas?
• Fuentes energéticas son gratis
• Disponibles en Puerto Rico
• Costo de tecnologías como la solar (fotovoltaica y termal)
y eólica se han reducido
• Eólica compite de cerca con costos de fuentes no-renovables
• No tenemos que importarlas.
• Aspectos de seguridad nacional

25. Fuentes de Energía Renovable
¿Por qué debemos comenzar a usarlas?
• No están sujetas a variaciones en precio del petróleo.
• Contribuye a una economía sustentable
• Creación de empleos
• Diversificación de fuentes energéticas
• Menor impacto ambiental.
• Cero emisiones gases de invernadero.
• Se previene Calentamiento Global.
• Usos adicionales a espacios ya utilizados
• Fotovoltaica en edificios existentes
• Eólica en terrenos agrícolas

26. Hidrógeno

27. Desperdicios Sólidos
• Desperdicios
reciclables son
separados
• Se hace quema de
desperdicios que no
son reciclables
• Puede ayudar al
manejo de desperdicios
sólidos en PR
– Si se hace de forma
inteligente y planificada
• Problema NIMBY Planta WTE en Coventry, Inglaterra

28. Biomasa y
Biocombustibles

29. Biomasa
• Proviene de plantas
• Energía puede obtenerse de:
• Cultivos; biocombustibles (caña de azucar, maiz, trigo)
• Productos reciclados (Ej. Biodiesel)
• Al cultivar plantas se captura CO2
• Problema: se desvian cultivos para
producir biocombustibles y no para producir
alimentos
– Efecto de disminución de disponibilidad de
productos agrícolas y aumento en su precio

30. Viento (eólica)

31. Energía Eólica
• Recurso disponible en PR en:
• Cordillera Central
• Costas del norte y este de la isla.
• Algunas áreas de la costa sur
• Norte y Este, en aguas del Atlántico
• Hay que analizar viabilidad del lugar propuesto.
• Impactos ambientales durante operación:
– Ruido
– Se pueden afectar:
• Aves (nativas o migratorias)
• Murcielagos
• Impactos ambientales durante construcción:
– Erosión
– Áreas de anidaje de aves u otras especies
– Deforestación donde en enclavan las turbinas
• Lugares donde ubican las turbinas pueden usarse para
actividades agrícolas.

32. Geotermal

33. Geotermal
• Hay que analizar si tenemos disponibilidad del
recurso.
• Requiere que se perfore el terreno para llegar a
varios cientos o miles de pies de profundidad.
• Se usan aguas subterráneas convertidas en
vapor por altas temperaturas en el subsuelo
• Hay bajas emisiones de CO2
– Las emisiones de CO2 en una planta geotermal en un
día equivalen a las de una planta que funciona con
carbón en un año.
• Islandia usa 100% energía geotermal e
hidroeléctrica

34. Hidroeléctrica

35. Hidroeléctrica
• Fue la primera fuente de energía que se utilizó de forma
masiva en Puerto Rico (año 1926)
• 1926, Utilización de Fuentes Fluviales
• 1941, Autoridad de Fuentes Fluviales
• 1979, Autoridad de Energía Eléctrica
• Se necesita inundar grandes extensiones de terreno
• Tiene impacto ambientales en los ríos y otros ecosistemas
• Cambian patrones naturales de corrientes en los ríos
• Afecta patrones de migración de peces y otras especies
• Se afectan patrones naturales de movimiento de sedimentos a lo
largo del río.
• puede implicar pérdida de recursos ambientales, culturales y
arquelógicos.
• Depende de niveles de agua adecuados en los embalses

36. Energía del Océano
• Energía mecánica de las olas y corrientes

37. Pelamis
Generadores con
Boyas de Magneto
Permanente

38. OTEC
• OTEC (“Ocean Thermal
Energy Conversion”)

39. Oceanotermal
• Está disponible al Este de Puerto Rico
cerca de Naguabo (uno de los mejores lugares en el mundo).
• Costos de operación y mantenimiento
pueden ser altos

40. El Sol
• Es la fuente de energía por excelencia en nuestro
planeta y de alguna manera está relacionado a la
mayoría de las fuentes energéticas.
– Para las plantas
• Biomasa
– Energía solar
– Energía de viento
– Energía de las olas
– Petróleo
– Gas natural
– Carbón

41. Energía Solar
• Fotovoltaica
• Solar Termal

42. ¿Cómo funcionan los
paneles FV?

43. Energía Solar Fotovoltaica
• Disponible en todo Puerto Rico
• Factores limitantes son:
– Espacio disponible
– Disponible solo de día
– Época del año
• Fotovoltaica puede ser usada en:
– Terrenos planos o inclinados
– Techos de casas o edificios
– Fachadas de edificios
– Estacionamientos
– Integrado al diseño arquitectónico
– Etc.

45. Solar Termal

46. Energía Solar Termal
• Se ha usado en Puerto Rico con mucho
éxito en sistemas de calentadores solares
por más de 25 años
• Espejos parabólicos
– Posibilidad de proyectos a gran escala
• especialmente en la zona sur de Puerto Rico
• se requiere de grandes extenciones de terreno

47. Concentradores
Parabólicos
Solares

48. Concentradores
Parabólicos Solares

49. Colector Plato Solar

50. Torre Solar

51. Preguntas de repaso para
examen
• Aplicado a nuestra realidad en Puerto Rico, ¿cuales son
los beneficios y limitaciones de la
• energía solar fotovoltaica,
• eólica,
• energía del océano,
• petróleo,
• carbón,
• gas natural?
• Menciona 8 fuentes o tecnologías de energía renovable y
explica cada una.
• ¿Cuál es la relación entre el uso de fuentes de energía
(renovable y no-renovable) y el calentamiento global-cambio
climático?

52. Rapidez y Velocidad
• Rapidez – la distancia que un objeto viaja en
una cantidad de tiempo
• Velocidad – el mismo valor numérico que la
rapidez, pero se incluye información sobre la
dirección en la que viaja.
• Aceleración – una medida del cambio en velocidad.
• Puede ser positiva (+): aceleración
• Puede ser negativa (-): desceleración

54. Velocidad
• Si usted viaja en dirección Oeste una
distancia de 50 millas en 1 hora, ¿a qué
velocidad está viajando?
V= distancia = d
tiempo t

55. Velocidad
Solución del problema anterior:
V = distancia D 50 millas = 50 millas/hora = 50 mph
= =
tiempo t 1 hora

56. Velocidad
• ¿Qué distancia viajaria
usted si moviéndose a
450mph en dirección
norte tarda 2.5 horas en d
llegar?
V t
V=d/t
d=V•t
t=d/V

57. Velocidad
• V = 450 mph = 450 millas
hora
• t = 2.5 horas
• d=?
• V=d/t
• d=V .t = VX t
• d = 450 millas X 2.5 horas =
hora
• d = 450 millas X 2.5 horas = 1,125 millas
hora