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MATERIA: TECNOLOGÍAS.


UNIDAD DIDÁCTICA:   LA ENERGÍA.
ÍNDICE:

1. La energía y sus formas.
2. Algo de historia.
3. Fuentes de energía.
1. La energía y sus formas.
   1.   Definición de energía.
   2.   Formas de energía.
   3.   Transformaciones de la energía.
   4.   La potencia.
1.1. Definición de energía.
La energía es la capacidad de un cuerpo para producir
transformaciones y realizar un trabajo.

La energía se transforma en trabajo.

En el Sistema Internacional (S. I.), la energía se mide en julios (J).

                          1 Julio = 1 Newton . 1 metro
                            1 Kilojulio (kJ) = 1000 J.
                             1 caloría (cal) = 4,18 J.
                            1 kilocaloría = 1000 cal.
                               1 eV = 1,6 · 1019 J.
La energía se identifica con el trabajo; de ahí que se mida en las mismas uni-
dades:

Julio: es el trabajo que realiza una fuerza de 1 newton al desplazar su punto
de aplicación 1 metro en su misma dirección.
Caloría: es la cantidad de calor necesaria para elevar, a la presión normal, la
temperatura de 1 gramo de agua desde 14,5 ºC a 15,5 ºC.
Kilovatio hora: es el trabajo realizado por un ser o una máquina de 1 kW de
potencia durante 1 hora de funcionamiento. Equivale a 3.600.000 J o 3600 kJ.
1.1. Definiciónes.

Se considera como recurso energético a toda aquella sustancia bien sólida,
líquida o gaseosa, de la cual podemos obtener energía a través de diversos
procesos.

Las fuentes de energía son recursos naturales de los cuales se obtienen dife-
rentes formas de energía que pueden transformarse para un uso concreto.

También podemos definir fuente de energía como todo fenómeno natural, arti-
ficial o yacimiento que puede suministrarnos energía.
1.2. Formas de energía.
   Existen diferentes formas de la energía en función del
   modo en el que se manifiestan en la naturaleza:
1. Energía mecánica (Energía cinética + Energía
   potencial - gravitatoria y elástica -).
2. Energía térmica o calorífica.
3. Energía eléctrica
4. Energía nuclear.
5. Energía química.
6. Otras formas de energía (energía
   electromagnética y energía sonora).
1.2.1. Energía mecánica.
 Es la energía que poseen los cuerpos por el hecho de estar en movimiento o de
encontrarse desplazados de su posición de equilibrio. En el primer caso se trata de
la energía cinética, presente en cualquier cuerpo en movimiento, y en el segundo
caso, de energía potencial, por ejemplo la almacenada en el muelle de un reloj de
cuerda o la que tiene un cuerpo en razón de su altura (el agua almacenada en una
presa).
La energía mecánica es la suma de la energía cinética y la energía potencial.


 E m  Ec  E p             Ec = Energía cinética.
      1                     Ep = Energía potencial gravitatoria.
 Ec   m  v 2             Epx = Energía potencial elástica.
      2                     m = masa (kg).
 Ep  m  g  h             v = velocidad lineal (m/s).
                            g = aceleración de la gravedad (9,8 m/s2).
       1                    h = altura (m).
 Ep x   k  x 2           k = constante elástica del resorte (N/m).
       2                    x = deformación (m).
1.2.2. Energía térmica o calorífica.
  Es la debida al movimiento
 vibratorio de las partículas que
 constituyen la materia. La
 temperatura es la medida de la
 energía térmica de un cuerpo.
 Cuando se ponen en contacto
 dos cuerpos con diferentes
 temperaturas, tiene lugar una
 transferencia de energía térmica
 del cuerpo más caliente al
 menos caliente. En este caso, a
 la energía se la denomina calor.
1.2.3. Energía eléctrica.

Es la asociada a la
corriente eléctrica.
Este tipo de energía
pone en marcha
cualquier aparato o
electrodoméstico
que se conecte a la
red eléctrica, como
un frigorífico, una
batidora, etc.
1.2.4. Energía nuclear.
Es la contenida en los núcleos
de los átomos.
Esta energía se desprende en las
reacciones nucleares, que pueden
ser de fusión (unión de dos o
más núcleos para formar otro más
grande) o de fisión (se rompe un
núcleo de gran tamaño y se crean
otros dos más pequeños).
1.2.5. Energía química.
Es la energía almacenada
en las sustancias debido al
orden o estructura que
presentan las moléculas que
las constituyen.
Dicha energía se puede
desprender o absorber en
los procesos químicos.
Un caso particular es la
energía            metabólica
generada en los organismos
vivos          por        las
transformaciones químicas
que se producen, por
ejemplo, durante la digestión
y la respiración.
                                http://www.youtube.com/watch?v=smgm77Px_Co&feature=player_embedded
1.2.6. Otras formas de energía.
La energía electromagnética es        La energía sonora está asociada a las
la transportada por las ondas elec-   ondas sonoras, que se transmiten me-
tromagnéticas (energía lumínica,      diante vibraciones del medio físico (aire,
ondas de radio y televisión, rayos    agua, metales...).
X...).
1.3. Transformaciones de la energía.


 Las energías que hemos visto
  anteriormente, se transfor-
  man fácilmente de un tipo a
  otro, por ejemplo, la energía
  química almacenada en una
  pila se transforma en energía
  eléctrica cuando montamos
  un circuito eléctrico.
 El Principio de conser-
  vación de la energía indica
  que la energía no se crea ni
  se destruye; sólo se trans-
  forma de unas formas en
  otras. En estas transforma-
  ciones, la energía total per-
  manece constante; es decir,
  la energía total es la misma
  antes y después de cada
  transformación.
1.3.1. Transformaciones de la energía.
                      ENERGÍA
                      TÉRMICA
                                                  ENERGÍA
ENERGÍA                                           NUCLEAR
MECÁNICA                     CENTRAL
                  ESTUFA     TÉRMICA
                 ELÉCTRICA


     MOTOR DE                                     COLECTOR SOLAR
    COMBUSTIÓN
                       ENERGÍA
                      ELÉCTRICA



                     PILA
ENERGÍA
SONORA                                              ENERGÍA
                                                     SOLAR
                                                  (LUMÍNICA)
                      ENERGÍA     ESTUFA DE GAS
                      QUÍMICA
LA ENERGÍA ELÉCTRICA, LA SOCIEDAD Y EL MEDIO AMBIENTE.
 La energía eléctrica es la de mayor consumo porque:
     Es limpia (mientras se utiliza).
     Es de fácil manejo.
     No es cara.
     Es de fácil transporte.
 La energía eléctrica puede originar problemas porque:
1. Las centrales eléctricas:
     Alteran el paisaje.
     Aumentan el efecto invernadero (provocan el calentamiento global de la
       Tierra).
     Favorecen la producción de lluvia ácida (debido a la emisión de óxidos de
       azufre).
2. Su transporte:
     Altera el paisaje.
     Crean campos electromagnéticos (¿dañinos para la salud de las
       personas?).
 Nuestra obligación es:
 Cuidar nuestra salud mediante el manejo correcto de los aparatos eléctricos.
 Cuidar la salud de los demás, realizando correctamente las instalaciones
   eléctricas-
 Ahorrar energía, consumiendo solamente la necesaria.
RELACIONES ENTRE ENERGÍAS: PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA.


 ENERGÍA SOLAR              ENERGÍA               ENERGÍA      ENERGÍA SOLAR
   TÉRMICA.               GEOTÉRMICA.           HIDRAULICA.    FOTOVOLTÁICA.
 RAYOS SOLARES.
                                               AGUA EMBALSES      CÉLULAS
                                                               FOTOVOLTÁICAS.




                             CALDERA                             GENERADOR
                        (PRODUCE VAPOR DE        TURBINA.         ELÉCTRICO
                       AGUA A ALTA PRESIÓN).                    (ALTERNADOR)
                                                 ENERGÍA
                         ENERGÍA TÉRMICA.        MECÁNICA          ENERGÍA
                                                                  ELÉCTRICA




   COMBUSTIBLES

 (CARBÓN, PETRÓLEO,                                                ENERGÍA
GAS NATURAL,BIOMASA,                                               EÓLICA.
     RSU, ETC.).           ENERGÍA NUCLEAR.
                                                  ENERGÍA
                                                                  ENERGÍA
  ENERGÍA QUÍMICA.         REACTOR NUCLEAR.     MAREMOTRIZ.
                                                                  CINÉTICA.
                                                  MAREAS.
1.4. La potencia.

La potencia de una máquina es la cantidad de trabajo que es
capaz de realizar por unidad de tiempo. Se expresa del siguiente
modo:

                   W                  P = Potencia en vatios (W).

P
   W            P                      W = Trabajo en julios (J).
   t               t                  t = tiempo en segundos (s).
                                  W
                             P
                                  t
2. Fuentes de energía.

1. Definición de fuente de energía.
2. Clasificación de las fuentes de energía.
3. Fuentes de energía no renovables.
4. Fuentes de energía renovables.
Fuentes de energía.
              FUENTES DE       CARBÓN.
              ENERGÍA NO       PETRÓLEO.      COMBUSTIBLES FÓSILES.
             RENOVABLES O      GAS NATURAL.
             TRADICIONALES
           (CONVENCIONALES).   URANIO (ENERGÍA NUCLEAR).



FUENTES
   DE
ENERGÍA.                        ENERGÍA HIDRÁULICA.
                                ENERGÍA SOLAR:
                                  ENERGÍA SOLAR TÉRMICA.
                                  ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA.
              FUENTES DE        ENERGÍA EÓLICA.
                ENERGÍA         BIOMASA.
             RENOVABLES O       RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS.
             ALTERNATIVAS.      ENERGÍA MAREOMOTRIZ.
                                ENERGÍA DE LAS OLAS.
                                ENERGÍA GEOTÉRMICA.
2.1. Definición de fuente de energía.
    Las fuentes de energía
    son recursos naturales
    de los cuales se obtie-
    nen diferentes formas
    de energía que pue-
    den transformarse pa-
    ra un uso concreto.
2.2. Clasificación de las fuentes de energía.

   Atendiendo a su disponibilidad en la naturaleza y a su capacidad de
   regeneración, las fuentes de energía se clasifican en:
     Fuentes no renovables o tradicionales. Proceden de recursos que
      se encuentran de forma limitada en la naturaleza, por lo que se agotan
      al utilizarlas. Su regeneración es muy lenta: necesitan millones de
      años para volver a formarse. Son la más usadas en la actualidad.
      Son: la energía nuclear y los combustibles fósiles (el carbón, el
      petroleo y el gas natural).


     Fuentes renovables o alternativas. Proceden de recursos naturales
      abundantes y, en principio, inagotables. Algunas no se consumen al
      ser utilizadas, mientras que otras se regeneran rápidamente de forma
      natural o artificial. Estas son: la energía hidráulica, la energía solar, la
      energía eólica, la energía oceánica, la energía geotérmica, la biomasa
      y los residuos sólidos urbanos.
2.3. Fuentes de energía no renovables o tradicionales.
 1. Energía nuclear.
     Producción.
            Fusión nuclear.
            Fisión nuclear.
     Transformación.

 2. El carbón.
     Extracción.
     Transporte.
     Usos del carbón.

 3. El petróleo.
     Extracción.
     Almacenamiento y transporte.
     Transformación y usos.
             Gases licuados.
             Combustibles líquidos.
             Fuel-oil.
             Sólidos ligeros y pesados.

 4. El gas natural.
     Extracción.
     Almacenamiento y transporte.
     Usos.

 5. Reservas mundiales de combustibles fósiles.

 6. Problemas medioambientales derivados del uso de combustibles fósiles.
Producción.
                2.3.1. Energía nuclear.
      La energía nuclear almacenada en los núcleos de los átomos se desprende en las
reacciones nucleares de ciertos átomos. Dichas reacciones pueden ser de dos tipos:

      Fusión nuclear. Es la unión de dos núcleos ligeros para obtener uno mayor. La
energía generada en todas las estrellas, incluido el Sol, se debe principalmente a la
fusión de núcleos de hidrógeno. La energía solar procede, por tanto, de reacciones
nucleares.

      Fisión nuclear. Consiste en la ruptura de un núcleo pesado en otros dos núcleos
más pequeños mediante el bombardeo de neutrones. Este proceso es el inverso a la
fusión nuclear.

     En ambos procesos nucleares es posible obtener una gran cantidad de energía con
una pequeña cantidad de combustible nuclear.

Transformación.
     La energía de fisión se aprovecha en las centrales nucleares. La energía térmica
que se libera en la reacción calienta el agua de un circuito cerrado, que se transforma en
vapor a alta presión. Este mueve las turbinas de un generador con la finalidad de
producir energía eléctrica.

      En España existen siete centrales nucleares que generan aproximadamente la
tercera parte de la electricidad total que se consume.

Problemas medioambientales de la energía nuclear.
      Los principales son: los residuos nucleares deben almacenarse en condiciones de
extrema seguridad, pues emiten radiactividad nociva para los seres vivos durante cientos
de años; y que existe un riesgo de accidente en las centrales nucleares, si bien esto es
cada vez más improbable, dadas las actuales medidas de seguridad.
REACCIONES NUCLEARES:
   FUSIÓN Y FISIÓN.
Energía nuclear.
Centrales nucleares
    españolas.
Esquema simplificado de una
     central nuclear.
Enriquecimiento de uranio y
  cementerio de El Cabril.
Centrales nucleares en el
        mundo.
2.3.2. El carbón.
Introducción.
El carbón se formó hace unos 300 millones de años por la acumulación de grandes
cantidades de restos vegetales, que quedaron enterrados y sufrieron procesos de
transformación (fosilización) en ausencia de oxígeno.

      El carbón mineral es una sustancia ligera y de color negro. Según la cantidad de
carbono que contenga, existen cuatro tipos de carbón: antracita, hulla, lignito y turba. El
poder calorífico del carbón también depende del porcentaje de carbono que contenta:
antracita (94% de C., poder calorífico > 8000 cal/g.), hulla (85% de C., poder calorífico = 7000
cal/g), lignito (70% de C., poder calorífico = 5000 cal/g) y turba (50% de C., poder calorífico =
4000 cal/g).

Extracción.
     Hay dos modalidades de extracción:

      Minas a cielo abierto. Si el mineral está próximo a la superficie, se retira la parte del
terreno no útil hasta llegar a la capa de interés. El material es extraído, entonces, con
maquinaria especial y explosivos.

     Minas subterráneas. Cuando el mineral está en capas profundas, la explotación es
subterránea. Con este fin se diseñan entramados de pozos y galerías comunicados unos con
otros para facilitar la ventilación, eliminar el gas acumulado (grisú) y evitar posibles
accidentes.
El carbón: minas.
2.3.2. El carbón (II).
Transporte.
       En la mina, el carbón es conducido mediante vagonetas, cintas transportadores,
elevadores,... A continuación, y tras eliminar la parte no aprovechable (ganga), se lava y se
tritura para su posterior traslado y utilización.

      El carbón se transporta empleando medios marítimos, esto es, buques de grandes
dimensiones que pueden cargar hasta 500.000 toneladas, o medios terrestres, de entre los
cuales el ferrocarril es el más usado debido a su capacidad y economía. El transporte por
carretera está restringido a la distribución local de la mercancía.

Usos del carbón.
     Usos energéticos. Se emplea para la generación de electricidad en centrales térmicas
convencionales y en sistemas de calefacción central. Hasta hace poco se utilizaba en el
alumbrado público y como combustible doméstico un derivado gaseoso, el gas ciudad,
obtenido a partir de la hulla.

     Usos no energéticos. El carbón tiene muchos derivados con múltiples utilidades: el
coque, que se emplea en la industria siderúrgica; la brea y el alquitrán, usados en
pavimentación de carreteras; aceites lubricantes, plásticos, colorantes, tejidos sintéticos,
medicamentos, etcétera.
El carbón: transporte y usos.
2.3.3. El petróleo.
           El petróleo se formó a partir de
      restos de vegetales y animales
      enterrados y degradados por la acción
      de las bacterias. El petróleo, también
      conocido como aceite mineral o de roca,
      es    un    conjunto    de    sustancias
      compuestas       principalmente,     por
      hidrógeno y carbono y, en menor
      proporción, por azufre, oxígeno y
      nitrógeno. Es una sustancia líquida, con
      una densidad inferior a la del agua, que
      se encuentra impregnada en rocas
      porosas bajo el mar y en otras cuencas
      de       sedimentación,        formando
      yacimientos.
2.3.3. El petróleo: extracción.
             Debido a que los pozos donde se encuentra el petróleo suelen estar
       localizados a gran profundidad, son necesarias fuertes inversiones, tanto
       para realizar los sondeos como para su extracción. Además, el petróleo,
       que se extrae mediante bombas, arrastra al salir agua salada, trozos de
       rocas, lodos y gases, por lo que debe ser sometido a un proceso de
       limpieza a fin de conseguir un producto depurado. Los pozos de extracción
       pueden estar situados en tierra o sobre la superficie del mar (plataformas
       petrolíferas).
2.3.3. El petróleo:
    almacenamiento y transporte.
      Como los lugares de consumo se encuentran, normalmente,
alejados de los pozos de extracción, el crudo se almacena allí en
grandes contenedores antes de ser transportado mediante barcos
petroleros y oleoductos.

     Los petroleros son buques cisterna especializados,
imprescindibles para el transporte intercontinental, que llevan la
carga dividida en tanques separados por razones de seguridad. Su
atraque se lleva a cabo en los puertos construidos al efecto para
barcos de gran tamaño, donde el llenado y el vaciado de los tanques
se puede efectuar de forma rápida.

       Los oleoductos son grandes tuberías de acero que se colocan
en la superficie o enterradas en zanjas debidamente protegidas. Se
utilizan principalmente para el transporte terrestre.

      Petroleros y oleoductos son medios complementarios, pues es
habitual el uso de estos últimos para llevar el crudo de las zonas de
extracción a los puertos de embarque, desde donde es transportado
en petroleros hasta los puertos de destino. Estos se encuentran
normalmente junto a las refinerías; de lo contrario, el petróleo debe
ser transportado de nuevo por oleoductos hasta las mismas.

     En España destacan las redes de oleoductos que van de Rota
(Cádiz) a Zaragoza y de Málaga a Puertollano (Ciudad Real). A nivel
mundial, las redes más densas de oleoductos son las de Estados
Unidos, Canadá y Rusia.
Principales rutas de los
      petroleros.
2.3.3. El petróleo:
                transformación y usos.
      El crudo extraído de los pozos no se utiliza
directamente, sino que debe ser transformado en
derivados aptos para la industria y para las
máquinas térmicas.

      En las refinerías (o industrias petroleras) se
lleva a cabo el proceso denominado destilación
fraccionada, mediante la cual se obtienen los
siguientes productos:

      Gases licuados, como el metano, el etano y
el butano, que se utilizan como combustible.

     Combustibles  líquidos  para motores
térmicos, como la gasolina, el gasoil, el
queroseno para    aviones...

     Fuel-oil, combustible usado en las centrales
térmicas para la producción de energía eléctrica.

       Sólidos ligeros, como la vaselina, que se
utiliza como lubricante y para fabricar pomadas, y
sólidos pesados, como la parafina, que sirve para
impermeabilizar, y el alquitrán, que forma parte
de los asfaltos.
Derivados del petroleo.
2.3.4. El gas natural.
      El gas natural es una mezcla de gases, en su mayor parte metano (más del
70%), que se obtiene como subproducto de la descomposición y maduración de la
materia orgánica. Se encuentra en bolsas subterráneas y huecos de las rocas,
acompañando frecuentemente a depósitos de petróleo.

Extracción.

      Al igual que sucede con el petróleo, los costes de explotación son elevados,
por lo que hay que llevar a cabo estudios detallados de detección y localización
antes de perforar.

Almacenamiento y transporte.

         El almacenamiento se realiza en estado líquido en grandes depósitos. Desde
allí, el gas se somete al proceso conocido como cadena de gas natural licuado (GNL):

      1. El gas natural se transporta por gasoductos desde los yacimientos hasta el
punto de costa donde está ubicada la planta de licuación.

      2. El gas se pasa a estado líquido, con lo que se lleva a cabo una gran
reducción de volumen.

        3. Se transporta en buques especiales denominados metaneros.

      4. Una vez que el metanero llega a las instalaciones portuarias del país
importador, el GNL vuelve a pasar a estado gaseoso, para ser distribuido de nuevo
por gasoducto.

Usos.

        Tras la eliminación de impurezas, se obtiene un combustible gaseoso, que se
utiliza en la industria y en las viviendas para producir energía térmica, así como en
las centrales térmicas para generar energía eléctrica.
Gas natural.
Gas natural: cifras de producción.
2.3.5. Reservas mundiales de
    combustibles fósiles.
      Los principales países productores de carbón son Estados Unidos, China y Australia.
En España se extrae carbón sobre todo en Asturias y en León, pero, al tratarse de un
mineral con bajo contenido energético, nuestro país se ve obligado a importarlo. Además, la
mayor parte del carbón nacional presenta una elevada concentración de azufre, lo que
obliga a quemarlo mezclándolo con carbones importados.

      En cuanto a la producción de petróleo, casi el 80% de las reservas mundiales se
encuentran en los 11 países pertenecientes a la OPEP (Organización de Países
Exportadores de Petróleo: Arabia Saudí, Argelia, Emiratos Árabes Unidos, Indonesia, Irak,
Irán, Kuwait, Libia, Nigeria, Qatar y Venezuela). Otros países con grandes reservas de
petróleo son Estados Unidos, Rusia, México, China y Noruega. España es un país con
escasos yacimientos de crudo susceptibles de ser explotados; por ello, para abastecer
nuestro consumo nacional, es necesario importar petróleo

     Por lo que respecta al gas natural, los principales países productores son Rusia,
Estados Unidos, Canadá, Reino Unido y Argelia. Igual que sucede con el petróleo, las
reservas de gas natural de nuestro país son muy escasas, por lo que también debemos
importarlo.
2.3.6. Problemas medioambientales derivados del
uso de los combustibles fósiles.
 Los principales problemas medioambientales derivados del uso de combustibles
 fósiles son:
   Las mareas negras provocadas por los vertidos incontrolados de petroleo al
    mar y los accidentes de barcos petroleros.
   Contaminación atmosférica generada por el tráfico rodado y las actividades
    industriales (acumulación de partículas en suspensión, metales pesados y
    gases).
   En las refinerías se generan emisiones contaminantes a la atmósfera y vertidos
    de productos nocivos, aparte de ruidos y olores desagradables.
   Efecto invernadero, provocado por la acumulación excesiva en la atmósfera de
    los productos generados en la combustión de los combustibles fósiles.
   Lluvia ácida, debida a la generación de óxidos de azufre y nitrógeno (éstos se
    producen por la combustión de carbón y petróleo) y a su posterior reacción en
    la atmósfera con vapor de agua.
   El calentamiento del agua procedente del circuito de refrigeración de las
    centrales térmicas hace elevar la temperatura de ríos y mares, alterando la
    fauna y la flora de dichas aguas.
Problemas medioambientales del
 uso de los combustibles fósiles.
Consumo de energía primaria
    en España en 2003.
Participación de las energías
         renovables.
2.4. Fuentes de energía
renovables o alternativas.
    Se pretende que, en un futuro próximo, la mayor parte de la
energía que se consuma, tanto en la industria como en los hogares,
proceda de fuentes de energía renovables. De entre ellas, la más
importante actualmente es la energía hidráulica, que permite obtener
grandes cantidades de electricidad. En segundo lugar se encuentran
la energía solar y la eólica, de un gran potencial en el futuro. En un
tercer grupo se sitúan la energía oceánica, la geotérmica, la biomasa
y la derivada de los residuos sólidos urbanos (RSU). El impacto
ambiental de todas ellas es muy inferior al ocasionado por las
fuentes de energía no renovables.
2.4.1. La energía hidráulica.

              Es la energía mecánica que
          poseen las corrientes y los
          depósitos de agua que circulan o
          se encuentran almacenados en la
          superficie terrestre.
Energía hidráulica: producción
      y transformación.
      El agua de los ríos se puede almacenar en embalses mediante presas, que son muros
de hormigón armado que detienen el flujo de agua, haciendo que esta se acumule a cierta
altura. Al caer, la energía potencial que tiene el agua se transforma en energía cinética. Esto
origina el movimiento de unos elementos mecánicos llamados turbinas, que hacen girar un
alternador, donde se produce la energía eléctrica.

     La mayor parte de la energía hidráulica se emplea en la producción de electricidad en
las centrales hidroeléctricas. Para poder instalar centrales de este tipo, deben cumplirse
dos requisito:

 Tienen que existir cursos de agua relativamente caudalosos.
  La orografía del terreno ha de ser lo suficientemente accidentada como para poder
aprovechar el salto del agua.
Energía hidráulica: ventajas e
      inconvenientes.

      El proceso de aprovechamiento de
la energía hidráulica resulta barato,
limpio y no contaminante. Sin embargo,
esta fuente de energía presenta algunos
inconvenientes:

  La construcción de las centrales es
muy costosa.
  En ocasiones es preciso evacuar a
pueblos enteros, que quedan cubiertos
por las aguas del embalse. Se pierden,
además, grandes extensiones de suelo,
normalmente muy productivo.
  Las grandes presas producen un gran
impacto paisajístico y alteran la fauna y
flora del lugar, al resultar anegadas
extensas zonas de terreno.
  Existe un riesgo de catástrofe por
rotura de la presa.
2.4.2. Energía solar.
    La energía del Sol ha
estado actuando sobre la
Tierra     desde       su
formación. Gracias a ella
surgió la vida, capaz de
aprovechar la luz para
convertirla en energía
química.    La    energía
almacenada      en    los
combustibles fósiles es
la     energía      solar
transformada        hace
millones de años.
Energía solar: producción y
        transformación.
     La energía solar proviene de las
radiaciones producidas por las reacciones
termonucleares que tienen lugar en el interior
del Sol. Esta energía solar, se puede
aprovechar de diferentes modos:

  Obtención de energía térmica mediante
colectores planos en viviendas, secaderos,
invernaderos o piscinas. Los colectores
planos absorben el calor del Sol y calientan,
así, el agua que circula por el interior de las
tuberías situadas debajo.
  Producción de energía eléctrica en campos
de heliostatos, que son espejos capaces de
reflejar la luz solar, centrándola en una
caldera. En ella se almacena el agua, que se
convierte en vapor capaz de producir
electricidad.
  Generación de energía eléctrica mediante
paneles fotovoltaicos. Estos paneles están
formados por células fotovoltaicas, capaces
de transformar directamente la luz en
electricidad. Se emplean para el consumo
doméstico de electricidad en algunas
viviendas.
Energía solar fotovoltaica.
Energía solar.
Plataforma solar de Almeria.
Energía solar: ventajas e
    inconvenientes.

                La energía solar es una energía
           limpia y no requiere grandes
           inversiones. Además, es inagotable,
           pues procede del Sol. Sin embargo,
           es una fuente de energía muy
           variable, ya que las condiciones de
           luminosidad dependen mucho de la
           estación, de la climatología y de la
           latitud del lugar. Además, los paneles
           fotovoltaicos no son aún lo
           suficientemente económicos como
           para que se utilización se generalice.
2.4.3. Energía eólica.
              La energía eólica ha venido
         utilizándose desde la Antigüedad
         para impulsar a los barcos de vela.
         Alrededor del año 900 surgieron en
         China las primeras ruedas eólicas
         engranadas a molinos.
Energía eólica: producción y
      transformación.
      La energía eólica es la energía del viento.
Se produce como consecuencia de la radiación
solar sobre la atmósfera, que provoca
diferencias de temperatura entre las distintas
capas de la misma. Cuando esta energía se
proyecta    sobre     los    álabes    de     los
aerogeneradores, se obtiene electricidad.
Energía eólica: ventajas e
         inconvenientes.
      El viento es inagotable y no contamina. Además,
el coste de la construcción y mantenimiento de los
parques eólicos es bajo. Sin embargo, es una fuente
de energía muy irregular, y no abundan las regiones
donde su aprovechamiento resulte rentable. Por otro
lado, los aerogeneradores son un peligro para las aves
y producen contaminación acústica y alteración del
paisaje.
2.4.4. La energía oceánica.
              El      mar    ofrece     diversas
           posibilidades  de    aprovechamiento
           energético:

            La energía maremotriz es la que se
           extrae de las mareas. Se trata de una
           fuente de energía muy difusa cuyo
           aprovechamiento       requiere       unas
           condiciones muy especiales.
            La energía de las olas es la obtenida a
           partir del movimiento del oleaje.
            La energía maremotérmica es la que
           aprovecha la diferencia de temperatura
           existente entre la superficie y las zonas
           más profundas del océano.
2.4.5. Energía geotérmica.
            Procede del calor interno de
       la corteza terrestre. Esta energía
       térmica     se   manifiesta,   en
       ocasiones, de forma natural: es la
       responsable de los géiseres y de
       las erupciones volcánicas. En
       algunos lugares del planeta, esta
       energía    puede     aprovecharse
       eficazmente para obtener energía
       térmica (si la diferencia de
       temperatura es inferior a 150 ºC)
       o electricidad (si la temperatura
       es superior a 150 ºC).
2.4.6. Biomasa y
 RSU.
     Esta energía se obtiene de restos vegetales, residuos forestales y agrícolas,
cultivos de vegetales energéticos, como el girasol y la remolacha, y de los restos
orgánicos de las aguas residuales. Toda esta materia, denominada biomasa, se
emplea en producir energía eléctrica mediante su combustión en centrales de
biomasa. Así mismo, puede transformarse en combustibles como el carbón vegetal, el
biogás y el alcohol.

     Por su parte, los residuos sólidos urbanos (RSU) se generan en las ciudades.
Proceden de las actividades domésticas llevadas a cabo en los domicilios
particulares, de los edificios públicos, de la demolición y reparación de viviendas e
infraestructuras, etc. La producción de gran cantidad de residuos sólidos plantea el
problema de su aprovechamiento y/o eliminación.

    La incineración consiste en la quema o combustión de los residuos para obtener
energía eléctrica o térmica. Con ello se reduce, además, considerablemente el
volumen de residuos, en problema cada vez más acuciante en las grandes ciudades.

      Estas dos fuentes de energía permiten eliminar residuos orgánicos e inorgánicos,
al tiempo que se les da una utilidad. En el caso de los RSU, se consigue aliviar la
excesiva acumulación en los vertederos. Sin embargo, la incineración puede resultar
peligrosa, al producir la emisión de sustancias tóxicas. Para evitarlo, deben utilizarse
filtros y la combustión se ha de realizar a temperaturas superiores a los 900 ºC.
Algo de Historia...
La energía es la base del desarrollo histórico de la humanidad. Veamos el desarrollo cronológico de
los descubrimientos más relevantes relacionados con la energía a lo largo de la historia:

En el Paleolítico (hasta el año 10.000 a. C.) se construyeron instrumentos que multiplicaban la fuerza
humana, como lanzas, arcos, flechas, agujas hachas, y se comenzó a utilizar la fuerza muscular de
los animales. Se conoció y controló el fuego.

Durante la Edad de los Metales (3.000 a. C.-siglo III a. C.), algunos pueblos que habitaban
Mesopotamia descubrieron que el agua es también una fuente de energía. La utilizaron para
accionar norias y mover pesadas piedras de molino, a fin de triturar el grano de los cereales.

En 1.705, los ingleses Thomas Newcomen y John Calley construyeron la primera máquina de vapor
que funcionó con éxito (se instaló en una mina de carbón para extraer el agua que anegaba los
pozos subterráneos). En plena Revolución Industrial, el ingeniero escocés James Watt (1736-1819)
realizó mejoras a la máquina de vapor y la convirtió en un ingenio capaz de poner en marcha
fábricas, locomotoras y barcos, gracias a su potencia y versatilidad.

El alemán Nicolaus August Otto (1832-1891) construyó el primer motor de explosión eficaz. En lugar
de carbón, esta máquina quemaba gasolina, un derivado del petroleo, con lo que se inició el
consumo de este hidrocarburo.

En la Primera Guerra Mundial (1914-1918), el petroleo se afirmó como recurso energético
fundamental, siendo utilizado eficazmente por submarinos, carros de combate y aviones. Este hecho
manifestó la necesidad de desarrollar más la industria petrolera.

El descubrimiento de la fisión nuclear en 1939 por los alemanes Otto Hahn y Lisa Meitner dio lugar a
la invención de la bomba nuclear y, años más tarde, al reactor nuclear con fines pacíficos.

Hoy día están en desarrollo avanzado las fuentes de energía renovables o alternativas, conocidas
como energías limpias, que intentan solucionar los problemas derivados de la extracción, la
separación, el transporte y el uso de los combustibles fósiles, y hacer frente a la amenaza de su
agotamiento.

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  • 2. ÍNDICE: 1. La energía y sus formas. 2. Algo de historia. 3. Fuentes de energía.
  • 3. 1. La energía y sus formas. 1. Definición de energía. 2. Formas de energía. 3. Transformaciones de la energía. 4. La potencia.
  • 4. 1.1. Definición de energía. La energía es la capacidad de un cuerpo para producir transformaciones y realizar un trabajo. La energía se transforma en trabajo. En el Sistema Internacional (S. I.), la energía se mide en julios (J). 1 Julio = 1 Newton . 1 metro 1 Kilojulio (kJ) = 1000 J. 1 caloría (cal) = 4,18 J. 1 kilocaloría = 1000 cal. 1 eV = 1,6 · 1019 J. La energía se identifica con el trabajo; de ahí que se mida en las mismas uni- dades: Julio: es el trabajo que realiza una fuerza de 1 newton al desplazar su punto de aplicación 1 metro en su misma dirección. Caloría: es la cantidad de calor necesaria para elevar, a la presión normal, la temperatura de 1 gramo de agua desde 14,5 ºC a 15,5 ºC. Kilovatio hora: es el trabajo realizado por un ser o una máquina de 1 kW de potencia durante 1 hora de funcionamiento. Equivale a 3.600.000 J o 3600 kJ.
  • 5. 1.1. Definiciónes. Se considera como recurso energético a toda aquella sustancia bien sólida, líquida o gaseosa, de la cual podemos obtener energía a través de diversos procesos. Las fuentes de energía son recursos naturales de los cuales se obtienen dife- rentes formas de energía que pueden transformarse para un uso concreto. También podemos definir fuente de energía como todo fenómeno natural, arti- ficial o yacimiento que puede suministrarnos energía.
  • 6. 1.2. Formas de energía. Existen diferentes formas de la energía en función del modo en el que se manifiestan en la naturaleza: 1. Energía mecánica (Energía cinética + Energía potencial - gravitatoria y elástica -). 2. Energía térmica o calorífica. 3. Energía eléctrica 4. Energía nuclear. 5. Energía química. 6. Otras formas de energía (energía electromagnética y energía sonora).
  • 7. 1.2.1. Energía mecánica. Es la energía que poseen los cuerpos por el hecho de estar en movimiento o de encontrarse desplazados de su posición de equilibrio. En el primer caso se trata de la energía cinética, presente en cualquier cuerpo en movimiento, y en el segundo caso, de energía potencial, por ejemplo la almacenada en el muelle de un reloj de cuerda o la que tiene un cuerpo en razón de su altura (el agua almacenada en una presa). La energía mecánica es la suma de la energía cinética y la energía potencial. E m  Ec  E p Ec = Energía cinética. 1 Ep = Energía potencial gravitatoria. Ec   m  v 2 Epx = Energía potencial elástica. 2 m = masa (kg). Ep  m  g  h v = velocidad lineal (m/s). g = aceleración de la gravedad (9,8 m/s2). 1 h = altura (m). Ep x   k  x 2 k = constante elástica del resorte (N/m). 2 x = deformación (m).
  • 8. 1.2.2. Energía térmica o calorífica. Es la debida al movimiento vibratorio de las partículas que constituyen la materia. La temperatura es la medida de la energía térmica de un cuerpo. Cuando se ponen en contacto dos cuerpos con diferentes temperaturas, tiene lugar una transferencia de energía térmica del cuerpo más caliente al menos caliente. En este caso, a la energía se la denomina calor.
  • 9. 1.2.3. Energía eléctrica. Es la asociada a la corriente eléctrica. Este tipo de energía pone en marcha cualquier aparato o electrodoméstico que se conecte a la red eléctrica, como un frigorífico, una batidora, etc.
  • 10. 1.2.4. Energía nuclear. Es la contenida en los núcleos de los átomos. Esta energía se desprende en las reacciones nucleares, que pueden ser de fusión (unión de dos o más núcleos para formar otro más grande) o de fisión (se rompe un núcleo de gran tamaño y se crean otros dos más pequeños).
  • 11. 1.2.5. Energía química. Es la energía almacenada en las sustancias debido al orden o estructura que presentan las moléculas que las constituyen. Dicha energía se puede desprender o absorber en los procesos químicos. Un caso particular es la energía metabólica generada en los organismos vivos por las transformaciones químicas que se producen, por ejemplo, durante la digestión y la respiración. http://www.youtube.com/watch?v=smgm77Px_Co&feature=player_embedded
  • 12. 1.2.6. Otras formas de energía. La energía electromagnética es La energía sonora está asociada a las la transportada por las ondas elec- ondas sonoras, que se transmiten me- tromagnéticas (energía lumínica, diante vibraciones del medio físico (aire, ondas de radio y televisión, rayos agua, metales...). X...).
  • 13. 1.3. Transformaciones de la energía.  Las energías que hemos visto anteriormente, se transfor- man fácilmente de un tipo a otro, por ejemplo, la energía química almacenada en una pila se transforma en energía eléctrica cuando montamos un circuito eléctrico.  El Principio de conser- vación de la energía indica que la energía no se crea ni se destruye; sólo se trans- forma de unas formas en otras. En estas transforma- ciones, la energía total per- manece constante; es decir, la energía total es la misma antes y después de cada transformación.
  • 14. 1.3.1. Transformaciones de la energía. ENERGÍA TÉRMICA ENERGÍA ENERGÍA NUCLEAR MECÁNICA CENTRAL ESTUFA TÉRMICA ELÉCTRICA MOTOR DE COLECTOR SOLAR COMBUSTIÓN ENERGÍA ELÉCTRICA PILA ENERGÍA SONORA ENERGÍA SOLAR (LUMÍNICA) ENERGÍA ESTUFA DE GAS QUÍMICA
  • 15. LA ENERGÍA ELÉCTRICA, LA SOCIEDAD Y EL MEDIO AMBIENTE.  La energía eléctrica es la de mayor consumo porque:  Es limpia (mientras se utiliza).  Es de fácil manejo.  No es cara.  Es de fácil transporte.  La energía eléctrica puede originar problemas porque: 1. Las centrales eléctricas:  Alteran el paisaje.  Aumentan el efecto invernadero (provocan el calentamiento global de la Tierra).  Favorecen la producción de lluvia ácida (debido a la emisión de óxidos de azufre). 2. Su transporte:  Altera el paisaje.  Crean campos electromagnéticos (¿dañinos para la salud de las personas?).  Nuestra obligación es:  Cuidar nuestra salud mediante el manejo correcto de los aparatos eléctricos.  Cuidar la salud de los demás, realizando correctamente las instalaciones eléctricas-  Ahorrar energía, consumiendo solamente la necesaria.
  • 16. RELACIONES ENTRE ENERGÍAS: PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA. ENERGÍA SOLAR ENERGÍA ENERGÍA ENERGÍA SOLAR TÉRMICA. GEOTÉRMICA. HIDRAULICA. FOTOVOLTÁICA. RAYOS SOLARES. AGUA EMBALSES CÉLULAS FOTOVOLTÁICAS. CALDERA GENERADOR (PRODUCE VAPOR DE TURBINA. ELÉCTRICO AGUA A ALTA PRESIÓN). (ALTERNADOR) ENERGÍA ENERGÍA TÉRMICA. MECÁNICA ENERGÍA ELÉCTRICA COMBUSTIBLES (CARBÓN, PETRÓLEO, ENERGÍA GAS NATURAL,BIOMASA, EÓLICA. RSU, ETC.). ENERGÍA NUCLEAR. ENERGÍA ENERGÍA ENERGÍA QUÍMICA. REACTOR NUCLEAR. MAREMOTRIZ. CINÉTICA. MAREAS.
  • 17. 1.4. La potencia. La potencia de una máquina es la cantidad de trabajo que es capaz de realizar por unidad de tiempo. Se expresa del siguiente modo: W P = Potencia en vatios (W). P W P W = Trabajo en julios (J). t t t = tiempo en segundos (s). W P t
  • 18. 2. Fuentes de energía. 1. Definición de fuente de energía. 2. Clasificación de las fuentes de energía. 3. Fuentes de energía no renovables. 4. Fuentes de energía renovables.
  • 19. Fuentes de energía. FUENTES DE CARBÓN. ENERGÍA NO PETRÓLEO. COMBUSTIBLES FÓSILES. RENOVABLES O GAS NATURAL. TRADICIONALES (CONVENCIONALES). URANIO (ENERGÍA NUCLEAR). FUENTES DE ENERGÍA. ENERGÍA HIDRÁULICA. ENERGÍA SOLAR:  ENERGÍA SOLAR TÉRMICA.  ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA. FUENTES DE ENERGÍA EÓLICA. ENERGÍA BIOMASA. RENOVABLES O RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS. ALTERNATIVAS. ENERGÍA MAREOMOTRIZ. ENERGÍA DE LAS OLAS. ENERGÍA GEOTÉRMICA.
  • 20. 2.1. Definición de fuente de energía. Las fuentes de energía son recursos naturales de los cuales se obtie- nen diferentes formas de energía que pue- den transformarse pa- ra un uso concreto.
  • 21. 2.2. Clasificación de las fuentes de energía. Atendiendo a su disponibilidad en la naturaleza y a su capacidad de regeneración, las fuentes de energía se clasifican en:  Fuentes no renovables o tradicionales. Proceden de recursos que se encuentran de forma limitada en la naturaleza, por lo que se agotan al utilizarlas. Su regeneración es muy lenta: necesitan millones de años para volver a formarse. Son la más usadas en la actualidad. Son: la energía nuclear y los combustibles fósiles (el carbón, el petroleo y el gas natural).  Fuentes renovables o alternativas. Proceden de recursos naturales abundantes y, en principio, inagotables. Algunas no se consumen al ser utilizadas, mientras que otras se regeneran rápidamente de forma natural o artificial. Estas son: la energía hidráulica, la energía solar, la energía eólica, la energía oceánica, la energía geotérmica, la biomasa y los residuos sólidos urbanos.
  • 22. 2.3. Fuentes de energía no renovables o tradicionales. 1. Energía nuclear. Producción. Fusión nuclear. Fisión nuclear. Transformación. 2. El carbón. Extracción. Transporte. Usos del carbón. 3. El petróleo. Extracción. Almacenamiento y transporte. Transformación y usos. Gases licuados. Combustibles líquidos. Fuel-oil. Sólidos ligeros y pesados. 4. El gas natural. Extracción. Almacenamiento y transporte. Usos. 5. Reservas mundiales de combustibles fósiles. 6. Problemas medioambientales derivados del uso de combustibles fósiles.
  • 23. Producción. 2.3.1. Energía nuclear. La energía nuclear almacenada en los núcleos de los átomos se desprende en las reacciones nucleares de ciertos átomos. Dichas reacciones pueden ser de dos tipos: Fusión nuclear. Es la unión de dos núcleos ligeros para obtener uno mayor. La energía generada en todas las estrellas, incluido el Sol, se debe principalmente a la fusión de núcleos de hidrógeno. La energía solar procede, por tanto, de reacciones nucleares. Fisión nuclear. Consiste en la ruptura de un núcleo pesado en otros dos núcleos más pequeños mediante el bombardeo de neutrones. Este proceso es el inverso a la fusión nuclear. En ambos procesos nucleares es posible obtener una gran cantidad de energía con una pequeña cantidad de combustible nuclear. Transformación. La energía de fisión se aprovecha en las centrales nucleares. La energía térmica que se libera en la reacción calienta el agua de un circuito cerrado, que se transforma en vapor a alta presión. Este mueve las turbinas de un generador con la finalidad de producir energía eléctrica. En España existen siete centrales nucleares que generan aproximadamente la tercera parte de la electricidad total que se consume. Problemas medioambientales de la energía nuclear. Los principales son: los residuos nucleares deben almacenarse en condiciones de extrema seguridad, pues emiten radiactividad nociva para los seres vivos durante cientos de años; y que existe un riesgo de accidente en las centrales nucleares, si bien esto es cada vez más improbable, dadas las actuales medidas de seguridad.
  • 24. REACCIONES NUCLEARES: FUSIÓN Y FISIÓN.
  • 26. Centrales nucleares españolas.
  • 27. Esquema simplificado de una central nuclear.
  • 28. Enriquecimiento de uranio y cementerio de El Cabril.
  • 30. 2.3.2. El carbón. Introducción. El carbón se formó hace unos 300 millones de años por la acumulación de grandes cantidades de restos vegetales, que quedaron enterrados y sufrieron procesos de transformación (fosilización) en ausencia de oxígeno. El carbón mineral es una sustancia ligera y de color negro. Según la cantidad de carbono que contenga, existen cuatro tipos de carbón: antracita, hulla, lignito y turba. El poder calorífico del carbón también depende del porcentaje de carbono que contenta: antracita (94% de C., poder calorífico > 8000 cal/g.), hulla (85% de C., poder calorífico = 7000 cal/g), lignito (70% de C., poder calorífico = 5000 cal/g) y turba (50% de C., poder calorífico = 4000 cal/g). Extracción. Hay dos modalidades de extracción: Minas a cielo abierto. Si el mineral está próximo a la superficie, se retira la parte del terreno no útil hasta llegar a la capa de interés. El material es extraído, entonces, con maquinaria especial y explosivos. Minas subterráneas. Cuando el mineral está en capas profundas, la explotación es subterránea. Con este fin se diseñan entramados de pozos y galerías comunicados unos con otros para facilitar la ventilación, eliminar el gas acumulado (grisú) y evitar posibles accidentes.
  • 32. 2.3.2. El carbón (II). Transporte. En la mina, el carbón es conducido mediante vagonetas, cintas transportadores, elevadores,... A continuación, y tras eliminar la parte no aprovechable (ganga), se lava y se tritura para su posterior traslado y utilización. El carbón se transporta empleando medios marítimos, esto es, buques de grandes dimensiones que pueden cargar hasta 500.000 toneladas, o medios terrestres, de entre los cuales el ferrocarril es el más usado debido a su capacidad y economía. El transporte por carretera está restringido a la distribución local de la mercancía. Usos del carbón. Usos energéticos. Se emplea para la generación de electricidad en centrales térmicas convencionales y en sistemas de calefacción central. Hasta hace poco se utilizaba en el alumbrado público y como combustible doméstico un derivado gaseoso, el gas ciudad, obtenido a partir de la hulla. Usos no energéticos. El carbón tiene muchos derivados con múltiples utilidades: el coque, que se emplea en la industria siderúrgica; la brea y el alquitrán, usados en pavimentación de carreteras; aceites lubricantes, plásticos, colorantes, tejidos sintéticos, medicamentos, etcétera.
  • 34. 2.3.3. El petróleo. El petróleo se formó a partir de restos de vegetales y animales enterrados y degradados por la acción de las bacterias. El petróleo, también conocido como aceite mineral o de roca, es un conjunto de sustancias compuestas principalmente, por hidrógeno y carbono y, en menor proporción, por azufre, oxígeno y nitrógeno. Es una sustancia líquida, con una densidad inferior a la del agua, que se encuentra impregnada en rocas porosas bajo el mar y en otras cuencas de sedimentación, formando yacimientos.
  • 35. 2.3.3. El petróleo: extracción. Debido a que los pozos donde se encuentra el petróleo suelen estar localizados a gran profundidad, son necesarias fuertes inversiones, tanto para realizar los sondeos como para su extracción. Además, el petróleo, que se extrae mediante bombas, arrastra al salir agua salada, trozos de rocas, lodos y gases, por lo que debe ser sometido a un proceso de limpieza a fin de conseguir un producto depurado. Los pozos de extracción pueden estar situados en tierra o sobre la superficie del mar (plataformas petrolíferas).
  • 36. 2.3.3. El petróleo: almacenamiento y transporte. Como los lugares de consumo se encuentran, normalmente, alejados de los pozos de extracción, el crudo se almacena allí en grandes contenedores antes de ser transportado mediante barcos petroleros y oleoductos. Los petroleros son buques cisterna especializados, imprescindibles para el transporte intercontinental, que llevan la carga dividida en tanques separados por razones de seguridad. Su atraque se lleva a cabo en los puertos construidos al efecto para barcos de gran tamaño, donde el llenado y el vaciado de los tanques se puede efectuar de forma rápida. Los oleoductos son grandes tuberías de acero que se colocan en la superficie o enterradas en zanjas debidamente protegidas. Se utilizan principalmente para el transporte terrestre. Petroleros y oleoductos son medios complementarios, pues es habitual el uso de estos últimos para llevar el crudo de las zonas de extracción a los puertos de embarque, desde donde es transportado en petroleros hasta los puertos de destino. Estos se encuentran normalmente junto a las refinerías; de lo contrario, el petróleo debe ser transportado de nuevo por oleoductos hasta las mismas. En España destacan las redes de oleoductos que van de Rota (Cádiz) a Zaragoza y de Málaga a Puertollano (Ciudad Real). A nivel mundial, las redes más densas de oleoductos son las de Estados Unidos, Canadá y Rusia.
  • 37. Principales rutas de los petroleros.
  • 38. 2.3.3. El petróleo: transformación y usos. El crudo extraído de los pozos no se utiliza directamente, sino que debe ser transformado en derivados aptos para la industria y para las máquinas térmicas. En las refinerías (o industrias petroleras) se lleva a cabo el proceso denominado destilación fraccionada, mediante la cual se obtienen los siguientes productos: Gases licuados, como el metano, el etano y el butano, que se utilizan como combustible. Combustibles líquidos para motores térmicos, como la gasolina, el gasoil, el queroseno para aviones... Fuel-oil, combustible usado en las centrales térmicas para la producción de energía eléctrica. Sólidos ligeros, como la vaselina, que se utiliza como lubricante y para fabricar pomadas, y sólidos pesados, como la parafina, que sirve para impermeabilizar, y el alquitrán, que forma parte de los asfaltos.
  • 40. 2.3.4. El gas natural. El gas natural es una mezcla de gases, en su mayor parte metano (más del 70%), que se obtiene como subproducto de la descomposición y maduración de la materia orgánica. Se encuentra en bolsas subterráneas y huecos de las rocas, acompañando frecuentemente a depósitos de petróleo. Extracción. Al igual que sucede con el petróleo, los costes de explotación son elevados, por lo que hay que llevar a cabo estudios detallados de detección y localización antes de perforar. Almacenamiento y transporte. El almacenamiento se realiza en estado líquido en grandes depósitos. Desde allí, el gas se somete al proceso conocido como cadena de gas natural licuado (GNL): 1. El gas natural se transporta por gasoductos desde los yacimientos hasta el punto de costa donde está ubicada la planta de licuación. 2. El gas se pasa a estado líquido, con lo que se lleva a cabo una gran reducción de volumen. 3. Se transporta en buques especiales denominados metaneros. 4. Una vez que el metanero llega a las instalaciones portuarias del país importador, el GNL vuelve a pasar a estado gaseoso, para ser distribuido de nuevo por gasoducto. Usos. Tras la eliminación de impurezas, se obtiene un combustible gaseoso, que se utiliza en la industria y en las viviendas para producir energía térmica, así como en las centrales térmicas para generar energía eléctrica.
  • 42. Gas natural: cifras de producción.
  • 43. 2.3.5. Reservas mundiales de combustibles fósiles. Los principales países productores de carbón son Estados Unidos, China y Australia. En España se extrae carbón sobre todo en Asturias y en León, pero, al tratarse de un mineral con bajo contenido energético, nuestro país se ve obligado a importarlo. Además, la mayor parte del carbón nacional presenta una elevada concentración de azufre, lo que obliga a quemarlo mezclándolo con carbones importados. En cuanto a la producción de petróleo, casi el 80% de las reservas mundiales se encuentran en los 11 países pertenecientes a la OPEP (Organización de Países Exportadores de Petróleo: Arabia Saudí, Argelia, Emiratos Árabes Unidos, Indonesia, Irak, Irán, Kuwait, Libia, Nigeria, Qatar y Venezuela). Otros países con grandes reservas de petróleo son Estados Unidos, Rusia, México, China y Noruega. España es un país con escasos yacimientos de crudo susceptibles de ser explotados; por ello, para abastecer nuestro consumo nacional, es necesario importar petróleo Por lo que respecta al gas natural, los principales países productores son Rusia, Estados Unidos, Canadá, Reino Unido y Argelia. Igual que sucede con el petróleo, las reservas de gas natural de nuestro país son muy escasas, por lo que también debemos importarlo.
  • 44. 2.3.6. Problemas medioambientales derivados del uso de los combustibles fósiles. Los principales problemas medioambientales derivados del uso de combustibles fósiles son:  Las mareas negras provocadas por los vertidos incontrolados de petroleo al mar y los accidentes de barcos petroleros.  Contaminación atmosférica generada por el tráfico rodado y las actividades industriales (acumulación de partículas en suspensión, metales pesados y gases).  En las refinerías se generan emisiones contaminantes a la atmósfera y vertidos de productos nocivos, aparte de ruidos y olores desagradables.  Efecto invernadero, provocado por la acumulación excesiva en la atmósfera de los productos generados en la combustión de los combustibles fósiles.  Lluvia ácida, debida a la generación de óxidos de azufre y nitrógeno (éstos se producen por la combustión de carbón y petróleo) y a su posterior reacción en la atmósfera con vapor de agua.  El calentamiento del agua procedente del circuito de refrigeración de las centrales térmicas hace elevar la temperatura de ríos y mares, alterando la fauna y la flora de dichas aguas.
  • 45. Problemas medioambientales del uso de los combustibles fósiles.
  • 46. Consumo de energía primaria en España en 2003.
  • 47. Participación de las energías renovables.
  • 48. 2.4. Fuentes de energía renovables o alternativas. Se pretende que, en un futuro próximo, la mayor parte de la energía que se consuma, tanto en la industria como en los hogares, proceda de fuentes de energía renovables. De entre ellas, la más importante actualmente es la energía hidráulica, que permite obtener grandes cantidades de electricidad. En segundo lugar se encuentran la energía solar y la eólica, de un gran potencial en el futuro. En un tercer grupo se sitúan la energía oceánica, la geotérmica, la biomasa y la derivada de los residuos sólidos urbanos (RSU). El impacto ambiental de todas ellas es muy inferior al ocasionado por las fuentes de energía no renovables.
  • 49. 2.4.1. La energía hidráulica. Es la energía mecánica que poseen las corrientes y los depósitos de agua que circulan o se encuentran almacenados en la superficie terrestre.
  • 50. Energía hidráulica: producción y transformación. El agua de los ríos se puede almacenar en embalses mediante presas, que son muros de hormigón armado que detienen el flujo de agua, haciendo que esta se acumule a cierta altura. Al caer, la energía potencial que tiene el agua se transforma en energía cinética. Esto origina el movimiento de unos elementos mecánicos llamados turbinas, que hacen girar un alternador, donde se produce la energía eléctrica. La mayor parte de la energía hidráulica se emplea en la producción de electricidad en las centrales hidroeléctricas. Para poder instalar centrales de este tipo, deben cumplirse dos requisito: Tienen que existir cursos de agua relativamente caudalosos. La orografía del terreno ha de ser lo suficientemente accidentada como para poder aprovechar el salto del agua.
  • 51. Energía hidráulica: ventajas e inconvenientes. El proceso de aprovechamiento de la energía hidráulica resulta barato, limpio y no contaminante. Sin embargo, esta fuente de energía presenta algunos inconvenientes: La construcción de las centrales es muy costosa. En ocasiones es preciso evacuar a pueblos enteros, que quedan cubiertos por las aguas del embalse. Se pierden, además, grandes extensiones de suelo, normalmente muy productivo. Las grandes presas producen un gran impacto paisajístico y alteran la fauna y flora del lugar, al resultar anegadas extensas zonas de terreno. Existe un riesgo de catástrofe por rotura de la presa.
  • 52. 2.4.2. Energía solar. La energía del Sol ha estado actuando sobre la Tierra desde su formación. Gracias a ella surgió la vida, capaz de aprovechar la luz para convertirla en energía química. La energía almacenada en los combustibles fósiles es la energía solar transformada hace millones de años.
  • 53. Energía solar: producción y transformación. La energía solar proviene de las radiaciones producidas por las reacciones termonucleares que tienen lugar en el interior del Sol. Esta energía solar, se puede aprovechar de diferentes modos: Obtención de energía térmica mediante colectores planos en viviendas, secaderos, invernaderos o piscinas. Los colectores planos absorben el calor del Sol y calientan, así, el agua que circula por el interior de las tuberías situadas debajo. Producción de energía eléctrica en campos de heliostatos, que son espejos capaces de reflejar la luz solar, centrándola en una caldera. En ella se almacena el agua, que se convierte en vapor capaz de producir electricidad. Generación de energía eléctrica mediante paneles fotovoltaicos. Estos paneles están formados por células fotovoltaicas, capaces de transformar directamente la luz en electricidad. Se emplean para el consumo doméstico de electricidad en algunas viviendas.
  • 57. Energía solar: ventajas e inconvenientes. La energía solar es una energía limpia y no requiere grandes inversiones. Además, es inagotable, pues procede del Sol. Sin embargo, es una fuente de energía muy variable, ya que las condiciones de luminosidad dependen mucho de la estación, de la climatología y de la latitud del lugar. Además, los paneles fotovoltaicos no son aún lo suficientemente económicos como para que se utilización se generalice.
  • 58. 2.4.3. Energía eólica. La energía eólica ha venido utilizándose desde la Antigüedad para impulsar a los barcos de vela. Alrededor del año 900 surgieron en China las primeras ruedas eólicas engranadas a molinos.
  • 59. Energía eólica: producción y transformación. La energía eólica es la energía del viento. Se produce como consecuencia de la radiación solar sobre la atmósfera, que provoca diferencias de temperatura entre las distintas capas de la misma. Cuando esta energía se proyecta sobre los álabes de los aerogeneradores, se obtiene electricidad.
  • 60. Energía eólica: ventajas e inconvenientes. El viento es inagotable y no contamina. Además, el coste de la construcción y mantenimiento de los parques eólicos es bajo. Sin embargo, es una fuente de energía muy irregular, y no abundan las regiones donde su aprovechamiento resulte rentable. Por otro lado, los aerogeneradores son un peligro para las aves y producen contaminación acústica y alteración del paisaje.
  • 61. 2.4.4. La energía oceánica. El mar ofrece diversas posibilidades de aprovechamiento energético: La energía maremotriz es la que se extrae de las mareas. Se trata de una fuente de energía muy difusa cuyo aprovechamiento requiere unas condiciones muy especiales. La energía de las olas es la obtenida a partir del movimiento del oleaje. La energía maremotérmica es la que aprovecha la diferencia de temperatura existente entre la superficie y las zonas más profundas del océano.
  • 62. 2.4.5. Energía geotérmica. Procede del calor interno de la corteza terrestre. Esta energía térmica se manifiesta, en ocasiones, de forma natural: es la responsable de los géiseres y de las erupciones volcánicas. En algunos lugares del planeta, esta energía puede aprovecharse eficazmente para obtener energía térmica (si la diferencia de temperatura es inferior a 150 ºC) o electricidad (si la temperatura es superior a 150 ºC).
  • 63. 2.4.6. Biomasa y RSU. Esta energía se obtiene de restos vegetales, residuos forestales y agrícolas, cultivos de vegetales energéticos, como el girasol y la remolacha, y de los restos orgánicos de las aguas residuales. Toda esta materia, denominada biomasa, se emplea en producir energía eléctrica mediante su combustión en centrales de biomasa. Así mismo, puede transformarse en combustibles como el carbón vegetal, el biogás y el alcohol. Por su parte, los residuos sólidos urbanos (RSU) se generan en las ciudades. Proceden de las actividades domésticas llevadas a cabo en los domicilios particulares, de los edificios públicos, de la demolición y reparación de viviendas e infraestructuras, etc. La producción de gran cantidad de residuos sólidos plantea el problema de su aprovechamiento y/o eliminación. La incineración consiste en la quema o combustión de los residuos para obtener energía eléctrica o térmica. Con ello se reduce, además, considerablemente el volumen de residuos, en problema cada vez más acuciante en las grandes ciudades. Estas dos fuentes de energía permiten eliminar residuos orgánicos e inorgánicos, al tiempo que se les da una utilidad. En el caso de los RSU, se consigue aliviar la excesiva acumulación en los vertederos. Sin embargo, la incineración puede resultar peligrosa, al producir la emisión de sustancias tóxicas. Para evitarlo, deben utilizarse filtros y la combustión se ha de realizar a temperaturas superiores a los 900 ºC.
  • 64. Algo de Historia... La energía es la base del desarrollo histórico de la humanidad. Veamos el desarrollo cronológico de los descubrimientos más relevantes relacionados con la energía a lo largo de la historia: En el Paleolítico (hasta el año 10.000 a. C.) se construyeron instrumentos que multiplicaban la fuerza humana, como lanzas, arcos, flechas, agujas hachas, y se comenzó a utilizar la fuerza muscular de los animales. Se conoció y controló el fuego. Durante la Edad de los Metales (3.000 a. C.-siglo III a. C.), algunos pueblos que habitaban Mesopotamia descubrieron que el agua es también una fuente de energía. La utilizaron para accionar norias y mover pesadas piedras de molino, a fin de triturar el grano de los cereales. En 1.705, los ingleses Thomas Newcomen y John Calley construyeron la primera máquina de vapor que funcionó con éxito (se instaló en una mina de carbón para extraer el agua que anegaba los pozos subterráneos). En plena Revolución Industrial, el ingeniero escocés James Watt (1736-1819) realizó mejoras a la máquina de vapor y la convirtió en un ingenio capaz de poner en marcha fábricas, locomotoras y barcos, gracias a su potencia y versatilidad. El alemán Nicolaus August Otto (1832-1891) construyó el primer motor de explosión eficaz. En lugar de carbón, esta máquina quemaba gasolina, un derivado del petroleo, con lo que se inició el consumo de este hidrocarburo. En la Primera Guerra Mundial (1914-1918), el petroleo se afirmó como recurso energético fundamental, siendo utilizado eficazmente por submarinos, carros de combate y aviones. Este hecho manifestó la necesidad de desarrollar más la industria petrolera. El descubrimiento de la fisión nuclear en 1939 por los alemanes Otto Hahn y Lisa Meitner dio lugar a la invención de la bomba nuclear y, años más tarde, al reactor nuclear con fines pacíficos. Hoy día están en desarrollo avanzado las fuentes de energía renovables o alternativas, conocidas como energías limpias, que intentan solucionar los problemas derivados de la extracción, la separación, el transporte y el uso de los combustibles fósiles, y hacer frente a la amenaza de su agotamiento.