Concepto de Energía

La energía es muy importante en nuestra sociedad, ya que es la que pone en funcionamiento todo tipo de máquinas. Pero también la energía es importante para los seres vivos. La energía se define como la capacidad de realizar un trabajo o una transformación. Por tanto, la energía que tiene un objeto es una posibilidad de realizar algún cambio, en sí mismo o en otro objeto, que puede llegar a realizarse o no. Los cambios que puede realizar un objeto son diversos, de ahí que podamos diferenciar distintos tipos de energía:

Tipos de Energía

  • Energía Cinética: la que tienen los objetos en movimiento, como un coche o una bala.
  • Energía Potencial: la que tienen los objetos situados a una cierta altura, como un ascensor o el agua de un embalse. También los objetos elásticos cuando están deformados, como un arco preparado para tirar una flecha.
  • Energía Térmica o Calorífica: la que tienen los objetos que tienen una temperatura elevada, como el agua hirviendo o una placa vitrocerámica encendida. Más adelante dedicaremos un tema al calor y la temperatura.
  • Energía Química: la que tienen las sustancias que pueden transformarse en otras sustancias. Las más importantes son las sustancias que pueden arder, como los combustibles, alimentos, etc. También los ácidos y otras sustancias fuertes, con las que se fabrica el interior de las pilas, por ejemplo.
  • Energía Eléctrica: la que transportan los electrones que circulan por los cables, por ejemplo a través de una bombilla o de un motor eléctrico.
  • Energía Radiante: la que transporta la radiación electromagnética, como la luz (Energía Lumínica), las microondas, los rayos UVA, etc.

Fuentes de Energía

Se llama fuentes de energía a los objetos o lugares de donde el ser humano puede obtener energía para hacer funcionar sus máquinas. El calor medioambiental es una energía inútil de la que no se puede obtener energía. Para obtener energía, en general, se necesita un lugar más caliente que el medio ambiente. Por ejemplo, esta temperatura se puede conseguir al quemar un combustible, al concentrar los rayos de Sol o a partir de la radiación de sustancias radiactivas, como el uranio.

Las fuentes de energía se clasifican en dos grandes grupos:

Fuentes Renovables

Son las que no se agotan por mucho que se usen. No se debe decir que las fuentes renovables son las que se pueden utilizar muchas veces, ya que la energía -una vez usada- se convierte en calor inútil que va al medio ambiente. Por ejemplo, la energía del Sol: los rayos de Sol de hoy podemos usarlos, y mañana tendremos más, pero los rayos de hoy no se pueden usar varias veces. A las fuentes renovables también se les llama energías limpias.

Las fuentes de energía renovables suelen recibir un nombre especial:

  • Energía Solar: la que procede del Sol.
  • Energía Eólica: la que procede del viento.
  • Energía Hidráulica: la que procede del agua de los ríos.
  • Energía Mareomotriz: la que procede del movimiento del agua del mar.
  • Energía Geotérmica: la que procede del interior de la Tierra.
  • Energía de la Biomasa: la que procede de restos de plantas.

Fuentes No Renovables

Son las que se agotarán, tarde o temprano. Además, las fuentes no renovables producen productos que contaminan el medio ambiente.

Las fuentes de energía no renovables son:

  • Petróleo
  • Gas Natural
  • Carbón
  • Uranio

Generación de Electricidad y Centrales Eléctricas

La energía que se obtiene directamente de la naturaleza se denomina energía primaria. Sin embargo, muchas máquinas funcionan mediante la electricidad, que nunca se encuentra en la naturaleza (salvo en los rayos de las tormentas que, actualmente, no se pueden aprovechar). Por tanto, se hace necesario convertir dicha energía primaria en electricidad en unas fábricas llamadas centrales eléctricas.

Funcionamiento Básico del Generador Eléctrico

Todas las centrales eléctricas tienen un elemento en común, el generador, el cual consiste en un imán que gira dentro de una bobina (hilo de cobre enrollado muchas veces) o viceversa. La fuerza magnética del imán arrastra a los electrones del hilo, que se ponen en movimiento. Para hacer girar al imán tenemos varias posibilidades:

  1. Mediante el movimiento del agua (energía hidráulica o mareomotriz).
  2. Mediante el movimiento del aire (energía eólica).
  3. Mediante el movimiento del vapor a presión. Para ello, se llena de agua una caldera y se calienta con la fuente de energía de que se disponga, ya sea renovable (solar, geotérmica, biomasa) o no renovable (petróleo, gas, carbón, uranio). El vapor a alta presión se hace pasar por una turbina, que es un conjunto de aspas unidas a un mismo eje. A través de dicho eje, la turbina se une con el generador. Una vez usado, el vapor debe enfriarse para obtener de nuevo agua que va a la caldera.

Tipos Comunes de Centrales Eléctricas

  1. Centrales Térmicas: son las que utilizan algún combustible o fuente de calor para producir vapor de agua. Son las más utilizadas hoy día, en especial las de carbón, aunque suelen ser muy contaminantes y contribuyen al efecto invernadero.
  2. Centrales Nucleares: son las que utilizan uranio u otra sustancia radiactiva para producir vapor de agua. Son muy utilizadas en algunos países y no contribuyen al efecto invernadero ni suelen contaminar. Sin embargo, a pesar de las extremadas medidas de seguridad, se pueden producir fugas, y luego está el problema de almacenar los residuos en cementerios nucleares.
  3. Centrales Hidroeléctricas: son las que utilizan el agua embalsada para producir el movimiento de una turbina. En España ya se ha llegado casi al máximo de desarrollo de esta tecnología y, en el futuro, los embalses se colmatarán de sedimentos, inutilizándolos.
  4. Centrales Solares: las hay que concentran el calor del Sol en una torre para fundir o evaporar una sustancia, que se utiliza de intermediaria para producir vapor. Para ello utilizan espejos parabólicos o planos, normalmente orientables según la posición del Sol. Otras producen directamente electricidad en los llamados “huertos solares” a través de placas fotovoltaicas. Están desarrollándose mucho en España.
  5. Centrales Eólicas: son las que utilizan la fuerza del viento para mover las aspas de un aerogenerador. Cada vez se construyen de mayor tamaño para aprovechar vientos más débiles. Están en pleno desarrollo en España.
  6. Centrales de Biomasa: son pequeñas centrales instaladas en las industrias de transformación de productos agrarios, como por ejemplo las almazaras de aceite. Se aprovechan los residuos agrícolas para producir la electricidad que necesita la fábrica.

Problemas Ambientales Derivados del Uso de Energía

El uso y la transformación de la energía, especialmente a partir de fuentes no renovables, generan diversos problemas ambientales:

  1. Lluvia Ácida: se trata de la conversión de los óxidos de azufre y nitrógeno en ácidos sulfúrico y nítrico, respectivamente. Dichos óxidos se producen en la combustión de combustibles fósiles y, al contacto con el agua de la atmósfera, se transforman en ácidos. Estos ácidos destruyen la vida vegetal y animal en bosques y lagos próximos a las centrales térmicas.
  2. Efecto Invernadero: consiste en la elevación de la temperatura de la atmósfera. Se debe a la acumulación de ciertos gases, sobre todo CO2. Este gas es transparente a la luz, pero absorbe la radiación infrarroja que emite el suelo caliente por el Sol. Las consecuencias del efecto invernadero son: el cambio climático (sequías y lluvias torrenciales en lugares desacostumbrados) y la fusión de los casquetes polares (y la consiguiente elevación del nivel del mar).
  3. Problemas de Salud: los hidrocarburos y el hollín pueden producir problemas respiratorios y de alergia. Otros contaminantes pueden afectar al corazón o aparato digestivo. Por otra parte, los residuos nucleares pueden producir cáncer a corto o medio plazo, dependiendo de su intensidad.
  4. Contaminación del Medio Ambiente: derivado de los gases de combustión y también de los accidentes, sobre todo de los petroleros (mareas negras) y fugas de centrales nucleares, que se filtran hacia las aguas subterráneas.