Tipos de energia y sus aplicaciones en robotica e informatica

1. TIPOS DE
ENERGIA

2. • 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

3. 1. ENERGÍA ELÉCTRICA
• La energía eléctrica es la
energía resultante de una
diferencia de potencial entre
dos puntos y que permite
establear una corriente
eléctrica entre los dos, para
obtener algún tipo de trabajo,
también puede transformarse
en otros tipos de energía
entre las que se encuentran
energía luminosa o luz, la
energía mecánica y la energía
térmica.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 5. ENERGÍA EÓLICA
• ste 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%.

8. 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.

9. 7. ENERGÍA NUCLEAR
• Esta energía es la
liberada del resultado de
una reacción nuclear, se
puede obtener mediante
dos tipos de procesos, el
primero es por Fusión
Nuclear (unión de
núcleos atómicos muy
livianos) y el segundo es
por Fisión Nuclear
(división de núcleos
atómicos pesados).

10. 8. ENERGÍA CINÉTICA
• 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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).

17. 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.

18. 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.

19. 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”.

20. 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.

21. 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.

22. 20. ENERGÍA METABÓLICA
• Este tipo
de energía llamada metaból
ica 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

23. 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.

24. 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

25. 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.

26. USOS DE LA ENERGIA EN LA ROBOTICA
• 1- Dispositivos Neumáticos
• La energía neumática se basa en la compresión de aire para producir una fuerza, usar este tipo de energía
tiene muchas ventajas como lo son:
• • Fácil de almacenar y transportar.
• • No hay peligro de combustión.
• • No contamina.
• • El costo es muy bajo.
• • Es muy cuantioso.
• Sin embargo tiene algunos inconvenientes producidos por la misma naturaleza del aire (ser un fluido
comprimible) uno de estos es la falta de uniformidad en el movimiento de los pistones cuando se realizan
avances lentos con una carga aplicada y otro problema es el proceso que se utiliza para tomar el aire del
medio ambiente y comprimirlo, esto genera una gran cantidad de calor y se necesita un sistema
compresor. Por último cabe mencionar que los sistemas neumáticos pueden trabajar a velocidades muy
altas, sin embargo su regulación no es constante debido a la compresión del aire..

27. • 2- Dispositivos Hidráulicos
• Estos dispositivos son similares a los neumáticos, la
principal diferencia es que en lugar de utilizar aire utilizan
aceites de origen mineral. Debido a que el fluido tiene
características bastante diferentes, el aceite tiene mucho
menor grado de compresión que el aire, se puede obtener
un grado de precisión mucho más alto con estos
dispositivos, también es posible desarrollar fuerzas más
grandes al tener presiones de trabajo más grandes.

28. 3- Dispositivos Eléctricos
• Estos dispositivos son los más fáciles de controlar, los más sencillos y también los que tienen
más precisión, todas estas grandes ventajas han convertido en los dispositivos más
utilizados en la industria. Dentro de estos dispositivos, se podría decir que los principales en
un robot son:
• • Motores paso a paso. Estos motores no se usaban regularmente en la industria, sin
embargo se han venido desarrollando tecnologías en estos motores que permiten desarrollar
pares suficientemente grandes para pasos pequeños en aplicaciones industriales.
• • Motores de corriente continua. Son los más usados debido a la enorme facilidad que
presentan en la parte de control.
• • Motores de corriente alterna. Estos motores, al igual que el de pasos, ha ido mejorando y a
diferencia de lo que pasaba en un principio, que no se usaban en la robótica, ahora con las
mejoras que se han venido haciendo ya es posible usarlos e incluso ya son una competencia
para los motores de corriente directa, ya que ahora se puede tener un mayor control sobre
estos motores, cosa que antes resultaba muy difícil de lograr.

29. USOS DE ENERGIA EN LA CIBERNETICA
• Cibernética esta relacionada con el control y
retroalimentación de sistemas mientras que robótica se
enfoca exclusivamente al diseño, construcción y uso de
los robots.

30. • Por ejemplo en una planta un ingeniero en robótica se
encargaría de diseñar el mejor brazo robótica para
efectuar una tarea y lo instalaría. El ingeniero en
cibernética diseñaría y monterería todos los sistemas
que interactúan con ese brazo para que funcione
adecuadamente.

31. FIBRA ÓPTICA
• La fibra óptica es una delgada hebra de vidrio o silicio
fundido que conduce la luz. Se requieren dos filamentos
para una comunicación bi-direccional: TX y RX.

32. • El grosor del filamento es comparable al grosor de un
cabello humano, es decir, aproximadamente de 0,1 mm.
En cada filamento de fibra óptica podemos apreciar 3
componentes:
• La fuente de luz: LED o laser.
• el medio transmisor : fibra óptica.
• el detector de luz: fotodiodo.
• Un cable de fibra óptica está compuesto por: Núcleo,
manto, recubrimiento, tensores y chaqueta.

33. • Las fibras ópticas se pueden utilizar con LAN, así como
para transmisión de largo alcance, aunque derivar en ella
es más complicado que conectarse a una Ethernet. La
interfaz en cada computadora pasa la corriente de pulsos
de luz hacia el siguiente enlace y también sirve como
unión T para que la computadora pueda enviar y recibir
mensajes.

34. • Convencionalmente, un pulso de luz indica un bit 1 y la
ausencia de luz indica un bit 0. El detector genera un
pulso eléctrico cuando la luz incide en él. Éste sistema
de transmisión tendría fugas de luz y sería inútil en la
práctica excepto por un principio interesante de la física.
Cuando un rayo de luz pasa de un medio a otro, el rayo
se refracta (se dobla) entre las fronteras de los medios.

35. • El grado de refracción
depende de las propiedades
de los dos medios (en
particular, de sus índices de
refracción). Para ángulos de
incidencia por encima de
cierto valor crítico, la luz se
refracta de regreso; ninguna
función escapa hacia el otro
medio, de esta forma el rayo
queda atrapado dentro de la
fibra y se puede propagar
por muchos kilómetros
virtualmente sin pérdidas.
En la siguiente animación
puede verse la secuencia de
transmisión.

36. SEMICONDUCTORES
• Semiconductor es un elemento que se comporta como
un conductor o como un aislante dependiendo de
diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico o
magnético, la presión, la radiación que le incide, o la
temperatura del ambiente en el que se encuentre. Los
elementos químicos semiconductores de la tabla
periódica se indican en la tabla adjunta.

37. • El elemento semiconductor
más usado es el silicio, el
segundo el germanio,
aunque idéntico
comportamiento presentan
las combinaciones de
elementos de los grupos 12
y 13 con los de los grupos
16 y 15 respectivamente
(GaAs, PIn, AsGaAl, TeCd,
SeCd y SCd).
Posteriormente se ha
comenzado a emplear
también el azufre. La
característica común a todos
ellos es que son
tetravalentes, teniendo el
silicio una configuración
electrónica s²p².

38. SUPERCONDUCTORES
• Un superconductor es un material que no opone
resistencia al flujo de corriente eléctrica por él.
• La superconductividad es una propiedad presente en
muchos metales y algunas cerámicas, que aparece a
bajas temperaturas, caracterizada por la pérdida de
resistividad a partir de cierta temperatura característica
de cada material, denominada temperatura crítica.

39. • Los superconductores también presentan un acusado
diamagnetismo, es decir, son repelidos por los campos
magnéticos.
• El fenómeno fue observado por primera vez en 1911 por
el físico holandés H. Kamerlingh Onnes, y sus
explicaciones teóricas tardaron más de cuarenta años
en establecerse.

40. NUEVAS CERÁMICAS Y PLASTICOS
• Cerámicas
Estos materiales no metálicos ni poliméricos son duros,
resisten el calor y el ataque químico y adquieren
propiedades eléctricas especiales. La investigación busca
ahora la solución de su principal defecto: la tendencia que
muestran a romperse.

41. Plásticos
Normalmente, los materiales plásticos conducen de
manera tan ineficiente la electricidad, que su papel queda
relegado al aislamiento de los cables eléctricos. Sin
embargo, añadiendo una delgada lámina de metal y
mezclándola con la superficie del polímero mediante la
tecnología conocida como “ion beam”, se pueden
desarrollar nuevos conductores flexibles, baratos y
resistentes.

42. VIDRIOS Y ALINEACIONES LIGERAS
• El vidrio es un material inorgánico duro, frágil,
transparente y amorfo que ocurre en la naturaleza y
también es creado artificialmente por el hombre. El vidrio
artificial se usa para hacer ventanas, lentes, botellas y
una gran variedad de productos. El vidrio es un tipo de
material cerámico amorfo.

43. El vidrio se obtiene por fusión a unos 1.500 °C
de arena de sílice (SiO2), carbonato de sodio
(Na2CO3) y caliza (CaCO3).
El término "cristal" es utilizado muy
frecuentemente como sinónimo de vidrio,
aunque es incorrecto en el ámbito científico
debido a que el vidrio es un sólido amorfo (sus
moléculas no están dispuestas de forma
regular) y no un sólido cristalino.

44. SUPERCOMPUTADORAS
• Una supercomputadora o un superordenador es aquella
con capacidades de cálculo muy superiores a las
computadoras comunes y de escritorio y que son
usadas con fines específicos. Hoy día los términos de
supercomputadora y superordenador están siendo
reemplazados por computadora de alto rendimiento y
ambiente de cómputo de alto rendimiento.

45. • ya que las supercomputadoras son
un conjunto de poderosos
ordenadores unidos entre sí para
aumentar su potencia de trabajo y
rendimiento. Al año 2011, los
superordenadores más rápidos
funcionaban en aproximadamente
más de 1 petaflops (que en la
jerga de la computación significa
que realizan más de 1000 billones
de operaciones por segundo). La
lista de supercomputadoras se
encuentra en la lista TOP500.

46. LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL
La inteligencia artificial (IA) es un área multidisciplinaria, que a
través de ciencias como las ciencias de la computación, la
matemática, la lógica y la filosofía, estudia la creación y diseño
de sistemas capaces de resolver problemas cotidianos por sí
mismas utilizando como paradigma la inteligencia humana.

47. • General y amplio como eso, reúne a
amplios campos, los cuales tienen
en común la creación de máquinas
capaces de pensar. En ciencias de
la computación se denomina
inteligencia artificial a la capacidad
de razonar de un agente no vivo.
John McCarthy acuñó la expresión
«inteligencia artificial» en 1956, y la
definió así: “Es la ciencia e ingenio
de hacer máquinas inteligentes,
especialmente programas de
cómputo inteligentes”.

48. • Al igual que en la informática convencional, en la Inteligencia
artificial tenemos una serie de elementos peculiares que la
caracterizan y la diferencian.
• *Búsqueda del estado requerido en el conjunto de los estados
producidos por las acciones posibles.
• *Algoritmos genéticos (análogo al proceso de evolución de
las cadenas de ADN).
• *Redes neuronales artificiales (análogo al funcionamiento
físico del cerebro de animales y humanos).
• *Razonamiento mediante una lógica formal análogo al
pensamiento abstracto humano.

49. • También existen distintos
tipos de percepciones y
acciones, que pueden ser
obtenidas y producidas,
respectivamente, por
sensores físicos y sensores
mecánicos en máquinas,
pulsos eléctricos u ópticos
en computadoras, tanto
como por entradas y salidas
de bits de un software y su
entorno software.

50. • Varios ejemplos se encuentran en el área de control de
sistemas, planificación automática, la habilidad de
responder a diagnósticos y a consultas de los
consumidores, reconocimiento de escritura, reconocimiento
del habla y reconocimiento de patrones.

51. REDES NEURONALES
• Últimamente, las redes neuronales están volviendo a la
actualidad por los logros que están consiguiendo. Por
ejemplo, Google ha logrado derrotar a su propio
reCAPTCHA con redes neuronales, en Stanford han
conseguido generar pies de fotos automáticamente

52. • Las redes neuronales son un modelo para encontrar
esa combinación de parámetros y aplicarla al mismo
tiempo. En el lenguaje propio, encontrar la
combinación que mejor se ajusta es "entrenar" la red
neuronal. Una red ya entrenada se puede usar luego
para hacer predicciones o clasificaciones, es decir,
para "aplicar" la combinación.

53. • Sistemas que piensan como
humanos.- Estos sistemas
tratan de emular el
pensamiento humano; por
ejemplo las redes neuronales
artificiales. La automatización
de actividades que vinculamos
con procesos de pensamiento
humano, actividades como
la toma de
decisiones, resolución de
problemas y aprendizaje.

54. • Sistemas que piensan
racionalmente.- Es decir,
con lógica (idealmente),
tratan de imitar o emular el
pensamiento lógico
racional del ser humano;
por ejemplo los sistemas
expertos. El estudio de
los cálculos que hacen
posible percibir,razonar y
actuar.