Tema 5

1. Tema 5
FUENTES DE ENERGÍA Y
SOSTENIBILIDAD
4º A
11 de Febrero del 2013 Física y Química
Javier Fraile Fernández Manuel Ángel Gutiérrez
Vielba

2. Tipos de energía
La energía es una propiedad de los sistemas materiales que les
permite experimentar y producir cambios.
Por ejemplo, cuando un objeto cambia de temperatura o se mueve
necesita energía para producir estos cambios.
Existen muchos tipos de energía, como: la energía química (la
energía de los alimentos), la energía eléctrica (la energía que da un
generador), la energía nuclear (la qué liberan los núcleos de los
átomos), la térmica (la que está asociada a la temperatura) y la
eólica y solar (la energía del viento y el sol respectivamente).
Pero por encima de todos estos tipos de energía, está se puede
dividir fundamentalmente en dos clases:
•Energía cinética.
•Energía potencial.
Aunque también se pueden dividir en:
•Energías renovables
•Energías no renovables

3. Energía cinética y potencial
La energía puede ser, cinética o potencial, o sino, una combinación
de ambas:
•Energía
•Energía
potencial, es
cinética, es la
la asociada a
asociada al
la
movimiento, po
posición, co
r ejemplo, la de
mo la
cualquier
energía del
objeto que se
agua
encuentre en
embalsada
movimiento.
en una
presa.
•Una combinación de ambas, por ejemplo, una pelota que está en
una ladera, cuando está arriba del todo tiene energía potencial, que
es lo que la impulsa ladera abajo, en cambio cuando está
abajo, tiene energía cinética, producida por el movimiento que tiene
al rodar por la ladera. En cambio cuando está bajando en mitad de
la ladera, tiene energía potencial, pero no tanta como cuando está
arriba del todo y tiene energía cinética, pero no tanta como cuando
está abajo del todo, ya que no ha cogido tanta velocidad.

4. Conservación y degradación de la
energía
El principio de la
En todos los
conservación de La degradación
procesos o
energía dice transformaciones la de la energía es
que, la energía ni energía se conserva, la pérdida de
se crea ni se pero lo que no se energía útil: la
destruye, solo se conserva es la energía se
transforma. Por calidad de esta, así conserva en los
tanto, la energía decirlo. Una parte de cambios, pero
total del universo la energía empleada
tiende a
en un proceso
se mantiene transformarse
siempre se pierde
constante desde desprendiendo en energía
el big-ban hasta energía en forma de térmica, que es
ahora. calor. una forma de
energía menos
aprovechable

5. Rendimiento
energético
El rendimiento energético ( r ) es el cociente entre la energía útil y la
energía suministrada. Se expresa en porcentaje.
Energía útil x 100
r=
Energía suministrada
Ninguna máquina tiene un rendimiento del 100% porque siempre se disipa
caloríficamente parte de la energía que se la suministra.
Por ejemplo, al quemar gasolina en el motor de un automóvil, este produce
energía mecánica y se mueve, pero la mayor parte de la energía química
del combustible se disipa caloríficamente y se convierte en energía térmica
del entorno.
Una máquina con un rendimiento del 100 % se denominaría una máquina
ideal.

6. Fuentes no renovables de
energía
Las fuentes no renovables de •Los combustibles fósiles son por
energía son aquellas cuyas ejemplo, el carbón, el petróleo y el gas
reservas se consumen a un ritmo natural. Provienen de restos de seres
mayor del que son repuestas por vivos enterrados hace millones de
la naturaleza y una vez años, que bajo condiciones adecuadas
consumidas en su totalidad, no de presión y temperatura se
pueden sustituirse, ya que no convirtieron en substancias dotadas de
existe un sistema de producción o propiedades energéticas.
extracción económicamente
viable.
Existen dos tipos de fuentes de
energías no renovables:
•Los combustibles nucleares son por
•Combustibles fósiles ejemplo, el uranio y el plutonio. Son
•Combustibles nucleares. elementos capaces de liberar energía
en las reacciones nucleares.

7. .
Carbón
El carbón es una roca sedimentaria, formada durante millones de
años a partir de residuos vegetales.
A lo largo del siglo XIX, durante la primera revolución industrial, fue
sustituyendo a la madrea como combustible más utilizado debido a
su mayor poder energético.
Produce 30.000 kJ por kilogramo de carbón consumido.
Según su contenido en carbono, se distinguen varios tipos de
carbón, la antracita y la hulla son los tipos de carbón que contienen
mas carbono y el lignito y la turba tienen menos carbono. Se utilizan
en la industria siderúrgica y en centrales térmicas respectivamente.

8. El petróleo
El petróleo es un aceite mineral que ha producido
la naturaleza a lo largo de millones de años a partir
de restos de organismos.
A principios del siglo XX, durante la segunda
revolución industrial, comenzó a consumirse más
que el carbón y se convirtió en el primer
combustible en cuanto a consumición se refiere.
Esto se debe a que tenía mayor poder energético
que el carbon, era mas fácil de extraer, no es sólido
y se utiliza en los motores de explosión.
Producía 40.000 kJ por kilogramo de petróleo
consumido. El petróleo crudo es una mezcla
de diversas sustancias es una
mezcla de diversas sustancias y
su destilación permite obtener
distintos combustibles como,
propano, butano, gasolinas, etc.
Sus derivados se utilizan también
en la producción de plásticos,
pinturas, detergentes, cauchos,
abonos, etc.

9. El gas natural
El gas natural es una mezcla de hidrocarburos gaseosos, cuyo
componente mayoritario es el metano (más del 90% ).
Tiene un elevado poder energético ya que 1 metro cúbico de gas
proporciona aproximadamente la misma energía que algo menos
de un kilogramo de petróleo. Además su combustión solo genera
dióxido de carbono y agua, por lo que es poco contaminante.
Actualmente su utilización va en aumento y en España se ha construido
una amplia red de canalización para hacer llegar el gas natural a las
industrias y a los domicilios particulares.

10. La energía nuclear
(Fisión)
La energía nuclear es la que es extrae de elementos que son capaces de
liberar energía espontáneamente o artificialmente en una reacción
nuclear. El origen de esta energía puede ser la fisión nuclear o la fusión
nuclear.
La fisión nuclear: La
1 gramo de uranio 235 genera
principal fuente de
72.000.000.000 J ( 72 mil
energía es un isótopo del
millones), es lo equivalente a
uranio, denominado U-
la energía que produce 1.7
235 y utilizado en los
toneladas de petróleo.
reactores nucleares de
fisión. Aunque también
La fisión nuclear convierte el
se utiliza a veces el
agua en vapor, y este vapor
plutonio, un elemento
mueve una turbina que
que se obtiene a partir
genera la electricidad.
del uranio.

11. La fusión nuclear
Para la fusión nuclear se utilizan átomos, como los de
deuterio y tritio, que son actualmente la fuente de energía
conocida; ambos son isótopos del hidrógeno. Este proceso
proporciona más energía que la fisión.
1 gramo de helio a partir de deuterio proporciona la
energía equivalente a 7.4 toneladas de petróleo.
Sin embargo, todavía no existen centrales nucleares de
fusión, ya que se necesitan temperaturas de millones de
grados para que los núcleos atómicos se fusionen y es muy
difícil conseguirlo en condiciones controladas.
La fusión podría ser la solución a los problemas
energéticos de la humanidad.

12. Ventajas e inconvenientes de
las fuentes no renovables
Ventajas
•La energía procedente de fuentes no renovable es relativamente barata y fácil
de obtener
•La tecnología requerida para el aprovechamiento de la energía está muy
desarrollada
Inconvenien
tes
•Las reservas de combustibles fósiles son limitadas.
•La combustión de carbón y petróleo libera a la atmósfera gases que
contribuyen a la lluvia ácida.
•Las emisiones de C02 contribuyen al aumento del efecto invernadero.
•Los reactores nucleares de fisión producen residuos radiactivos de larga
duración que son difíciles de almacenar.

13. Fuentes renovables
de energía
Las fuentes de energía Existen varias fuentes de energía
renovables son aquellas renovables, como son:
que, a pesar de ser
utilizadas, se regeneran •La biomasa
constantemente de manera
natural o artificial o que se •El sol
consumen a un ritmo menor
del que son repuestas pro la •Las fuentes hidráulica y eólica
naturaleza. Algunas de
estas fuentes renovables •La energía geotérmica
están sometidas a ciclos que
se mantienen de forma más •La energía del mar:
o menos constante en la oLa energía mareomotriz
naturaleza. oLa energía undimotriz
oLa energía de las corrientes
oLa energía maremotérmica

14. La biomasa
La biomasa es materia orgánica de origen vegetal o animal. La
energía que contiene fue la primera que utilizó el hombre.
Hay diversos modos de aprovechar
energéticamente la biomasa:
De forma directa, como combustible de Con la obtención de biocarburantes
los residuos agrícolas, ganaderos y mediante cultivos de vegetales adecuados.
forestales. Por ejemplo, el bioetanol y el biodiesel
pueden sustituir a la gasolina y el gasóleo
en los motores de explosión.
Mediante la transformación de residuos Mediante la quema de residuos urbanos
animales en el combustible biogás a través en incineradores, que pueden calentar
de fermentaciones que producen los agua o producir energía eléctrica.
microorganismos.

15. El sol
La energía solar es la energía Se aprovecha de tres formas
radiante que llega directamente diferentes:
del sol.
•Fotovoltaica, las células
La Tierra recibe del sol una fotovoltaicas convierten la
cantidad de energía en un energía solar en energía eléctrica
periodo de tiempo 4.000 veces directamente.
mayor que la que consume la
humanidad en ese mismo •Térmica de baja temperatura, se
periodo de tiempo. El problema basa en el calentamiento e un
es que para aprovechar esta fluido en un colector solar.
energía se necesita un
importante desarrollo •Térmica de alta temperatura, se
tecnológico y es caro. A pesar basa en la concentración de la
de esto en estos últimos años se radiación solar mediante espejos
están produciendo grandes para calentar un fluido a alta
avances sobre el temperatura.
aprovechamiento de esta
energía.

16. Las fuentes hidráulica y eólica.
Las fuentes hidráulica y eólica son actualmente las
fuentes renovables que más energía producen, ya que su
tecnología está suficientemente desarrollada.
La energía hidráulica La energía eólica
La energía hidráulica es la La energía eólica es la
energía potencial de una energía cinética del
masa de agua embalsada viento. Se ha utilizado
en una presa. Se tradicionalmente en los
aprovecha principalmente molinos de viento y en la
en las centrales navegación de vela.
hidroeléctricas para Actualmente, se utiliza en
producir energía eléctrica. los aerogeneradores para
producir energía eléctrica.

17. Otras fuentes renovables
de energía
También existen otras fuentes renovables de energía, como
por ejemplo, la energía geotérmica y la energía del mar.
•La energía geotérmica es la energía térmica que se
acumula en la corteza de la tierra. Cuando hay focos de alta
temperatura a poca profundidad, esta energía se
aprovecha.
• La energía del mar también se aprovecha de distintas
formas:
La energía mareomotriz, que es la energía que
adquiere el agua con su proceso de las mareas.
La energía undimotriz, que es la energía adquirida
por el agua gracias al movimiento de las olas.
La energía de las corrientes, que es la energía cinética
de estas mismas que se producen en el mar.
La energía maremotérmica, que se debe a la
diferencia de temperatura que hay entre las aguas
superficiales y las profundas.

18. Ventajas e inconvenientes
de la energía renovable
Ventajas Inconvenientes
•Sus reservas son prácticamente •Los conocimientos y la
inagotables. tecnología necesarios para su uso
están en algunos casos poco
•Su impacto sobre el ambiente es, en desarrollados, por lo que su
general, más reducido que el de las contribución al consumo total de
fuentes no renovables. energía es aún reducida (aunque
las tecnologías solar y eólica han
•Tienen carácter autóctono: la avanzado mucho).
energía se produce cerca de donde
se consume, por lo que disminuye la •Una unidad de energía es, en
dependencia energética. muchos casos, más cara obtenida
a partir de fuentes renovables que
•Su uso favorece el desarrollo de la obtenida de fuentes no
tecnología necesaria para su renovables.
aprovechamiento, lo que a su vez
fomenta el desarrollo tecnológico en •La producción de algunas, como
otras áreas. la eólica o la hidráulica, depende
de condiciones meteorológicas.

19. La contaminación atmosférica
La contaminación atmosférica es la presencia en el aire de sustancias gaseosas,
líquidas o sólidas, perjudiciales par las persones, el resto de los seres vivos y el
medio en el que viven.
Las sustancias contaminantes pueden tener un origen natural, como las erupciones
volcánicas, o un origen artificial, debido a la actividad humana.
Los efectos que producen estas sustancias son: •Los óxidos de azufre y
nitrógeno producen
irritación en los ojos y en
la nariz, afecta al aparato
respiratorio , retrasa el
crecimiento de las
plantas y además
contribuyen a la lluvia
Los principales efectos de ácida
•El monóxido de carbono
la contaminación es muy tóxico y en altas
atmosférica son la lluvia concentraciones puede
ácida, el aumento del producir la muerte.
efecto invernadero y el •La presencia de ozono
en la troposfera produce
deterioro de la capa de irritaciones en las
ozono. mucosas y afectación
pulmonar.

20. El efecto invernadero
Los principales gases de efecto de invernadero son el dióxido de carbono, generado al quemar
combustibles fósiles y, en menor medida, el metano.
La temperatura media de la Tierra ha sido durante los últimos dos mil años sobre 15 grados y
ha permanecido estable, pero en los últimos 200 años han aumentado los gases de efecto de
invernadero y está produciendo un aumento de la temperatura media de la Tierra.
Este calentamiento global puede hacer que los climas sean más extremos en cada zona y que
se derrita el hielo de los polos inundando zonas costeras al aumentar el nivel del mar.

21. El deterioro de la capa de ozono y
la lluvia ácida
El ozono de la estratosfera absorbe el 90% de la radiación
ultravioleta que llega a la Tierra procedente del sol y protege
a los seres vivos de sus efectos perjudiciales.
Pero los gases CFC ( clorofluorocarbonos) que son producidos
por circuitos de refrigeración, reaccionan con el ozono y
destruyen su molécula.
La lluvia ácida es producida porque los óxidos de azufre
reaccionan con vapor de agua en las capas altas de la
atmósfera y profucen ácido sulfúrico. Estos ácidos mezclados
con el vapor de agua precipitan en forma de lluvia.
La lluvia ácida altera el crecimiento de las plantas, incrementa
la acidez del suelo y de las aguas, disuelve metales tóxicos
que pueden entrar en una cadena alimentaria y causar
diversas enfermedades.

22. Fin