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Obtención y utilización de energía
Aspectos a tratar
• Obtención de energía útil
• Eficiencia energética y potencia
• Ahorro de energía y preservación del medio
ambiente
1. Caracterizar los conceptos de energía útil, disipación
y degradación de energía, fuentes renovables de
energía, potencia y eficiencia energética.
2. Exponer las ventajas y las limitaciones de las fuentes
renovables de energía.
3. Ilustrar la importancia para la vida práctica de los
conceptos de potencia y eficiencia energética.
4. Argumentar la necesidad del “ahorro“ de energía a nivel
mundial y, en particular, en nuestro país.
5. Exponer en qué consisten las direcciones principales
de “ahorro” de energía y proponer medidas concretas
para el “ahorro” de energía en la casa, la escuela y la
comunidad.
6. Resolver problemas prácticos utilizando los conceptos
de potencia y eficiencia energética.
Camino
de primarias
la energía (1)
Fuentes
Sol -Tierra
Agotables
Combustibles fósiles: petróleo,
carbón, gas natural, etc.
Renovables
Solar, hidráulica, eólica,
biomasa, geotérmica, etc.
Generalmente las fuentes primarias de energía no se utilizan directamente en la
forma en que se encuentran en la naturaleza, para su utilización ellas deben ser
transformadas. Cuando nos referimos a la energía eólica, nuclear, eléctrica, no
estamos en presencia de nuevas formas de energía. Por ejemplo cuando nos
referimos a la eólica estamos indicando el nombre del elemento del cual procede la
energía, que en última instancia se presenta en forma cinética. Por tal motivo tanto
la energía eólica, solar, biomasa, son fuentes de energía.
.
Camino
deintermedias
la energía (2)
Fuentes
Biológica
alimentos
Química
refinería de petróleo
Eléctrica
central eléctrica
Los productos derivados de la transformación de las energías primarias se
conocen como “fuentes energéticas intermedias”.
Con el empleo de maquinarias y diversas tecnología los seres humanos emplean
las fuentes intermedias de energía para satisfacer sus necesidades. Con este
propósito se emplea la energía que posee algún cuerpo para transmitirla a otro
cuerpo de modo que se obtenga el efecto útil que se desee.
Camino de la energía
Consumo final
oleoducto
calor
Trabajo
Secado
maquinarias
cocción
transporte
calentamiento
transporte
Son las que aparecen en el mercado energético, que son las utilizadas por los
consumidores. Dentro de estas de encuentran: empresas de gas, estaciones de
abastecimiento de combustibles, empresa eléctrica, etc. Esta energía se emplea en
elevar la temperatura o en realizar trabajo.
Direcciones de las propuestas de ahorro de energía
Aumentar la eficiencia
En el proceso de
“generación” y
transmisión de energía
En la utilización
de la energía
1. Aumentar la eficiencia durante el proceso de transformación de la energía de
formas menos aprovechables a otras formas más aprovechables, así como
durante la transmisión, evitando la disipación de energía en los procesos
intermedios.
2. Aumentar la eficiencia durante la utilización de la energía que se degrada
innecesariamente, ya sea por el empleo eficiente o necesario de los equipos.
Energía útil
Aerogenerador
E (Sol)
Ec (viento)
Ec (eléctrica)
Es la parte de la energía
disponible que se aprovecha
para el fin destinado.
No toda la energía que se pone en juego para
producir determinados cambios en los sistemas se
emplea en estos. La parte de la energía que
provoca los cambios para los que se puso en juego
se denomina energía útil y la que provoca cambios
que no responde a lo que se pretendía se conoce
como energía disipada.
Energía disipada
Es la parte de la
energía disponible
que no se emplea
en producir los
cambios deseados.
Energía disponible - 100 %
Cuando se realiza un proceso determinado la
energía disminuye, o sea, una parte de la
energía disponible se transforma en energía útil,
pero el resto no se puede usar.
útil - 5 % (se emplea
en iluminar)
disipada - 95%
Por ejemplo: En la bombilla incandescente la eficiencia es de un 5%, esto quiere
decir que de la energía disponible al inicio se aprovecha en la iluminación (efecto
útil) el 5 % y el 95% se disipa o emplea en el calentamiento del aire circundante,
del vidrio de la bombilla, del socket etc, que no son el fin para el que se fabrica la
bombilla. Este calor se disipa al medio y no es posible aprovecharlo, la energía
se ha degradado.
Eficiencia energética
Caracteriza la proporción entre la
energía útil obtenida en un
sistema y la energía disponible
que se le entrega.
Hacer un uso eficiente de la energía significa que a partir de cierta cantidad inicial de
energía se produzca la mayor cantidad de cambios posibles en los sistemas.
Este concepto surgió a partir de las máquinas empleadas por los hombres que
hacían más productivo el trabajo durante la época de la Revolución industrial.
Muy ligado al concepto de eficiencia se encuentra el de rendimiento, este es muy útil
para valorar la eficiencia energética en un proceso dado, y relaciona los cambios
útiles que es posible realizar a partir de cierta cantidad de energía disponible.
Potencia
P=
Unidad en el SI: watt (W)
1W =
E
t
P ---rapidez con que se transmite y
transforma la energía
1J
E ---energía transmitida
1s
t ---intervalo de tiempo
En el proceso de obtención de energía útil no solo se tiene en cuenta la
eficiencia, además se toma en cuenta la rapidez con que se realizan los
cambios. La magnitud física que caracteriza la rapidez , con que se
transforma y transmite la energía recibe el nombre de potencia.
.
Problemas globales
¿Cuáles son los problemas a los que hoy ha de
hacer frente la humanidad?
Cumbre de Río. En 1992 se celebra en Río de Janeiro
(Brasil) la Conferencia de las Naciones Unidas sobre
Medio Ambiente y Desarrollo. Su objetivo es el de
establecer los problemas ambientales existentes y
proponer soluciones a corto, medio y largo plazo.
En la Cumbre de la Tierra (Río de Janeiro, 1992) Fidel expresó:
«…Las sociedades de consumo son las responsables fundamentales de la atroz
destrucción del medio ambiente. Ellas nacieron de las antiguas metrópolis y de
políticas imperiales que, a su vez, engendraron el atraso y la pobreza que hoy
azotan a la mayoría de la humanidad. Con sólo el 20 % de la población mundial,
ellas consumen las dos terceras partes de los metales y las tres cuartas partes de
la energía que se produce en el mundo. Han envenenado los mares y los ríos, han
contaminado el aire, han debilitado y perforado la capa de ozono, han saturado la
atmósfera de gases que alteran las condiciones climáticas con efectos»
catastróficos que ya empezamos a padecer... "
Algunos de los problemas globales
Contaminación ambiental
Urbanización creciente
Explosión demográfica
La guerra y la paz
Fuentes renovables de energía
Aquellas cuya disponibilidad se repite en el
tiempo según períodos fijos o variables, y en
cantidades no necesariamente constantes.
aerogeneradores
panel solar
fotovoltaico
región termal
hidroeléctrica
Una de las principales fuentes de contaminación ambiental se produce en el
proceso de generación y transmisión de electricidad mediante el empleo de
combustibles fósiles y nucleares, Por tales motivos, se propone que se produzcan
transiciones energéticas y se sustituyan por fuentes de energía renovables
basadas en energías limpias, que procedan fundamentalmente del Sol.
Revolución energética en Cuba
Fuentes priorizadas
Termoeléctrica cubana,
quema crudo nacional
El petróleo crudo nacional
y el gas acompañante
Al triunfo de la Revolución existía en el país una bajo nivel de
electrificación, solo el 56 % de la población contaba con este
servicio.
Revolución energética en Cuba
Fuentes priorizadas
Desarrollo de las tecnologías para el
uso generalizado de las fuentes
renovables de energía, con un peso
progresivo en el balance energético
nacional.
Un ejemplo de la voluntad política del estado cubano lo constituye el
empleo de los paneles solares fotovoltaicos en las escuelas, consultorios
del médico de la familia y poblados ubicados en zonas de difícil acceso y
que no estaban incorporados al sistema energético nacional, no contaban
con los beneficios que reporta la electricidad.
Utilización de paneles solares en las escuelas cubanas
Revolución energética en Cuba
Uso racional de la energía
Desarrollo de una cultura de
ahorro y de tecnologías de
alta eficiencia.
Ahorrar energía además de ser una necesidad económica, es un imperativo
problema medioambiental, debido a la grave situación que enfrenta hoy la
humanidad y los que tendrá que enfrentar en los próximos años, producto del
impacto ambiental del sistema energético contemporáneo.
Ahorrar energía significa hacer un uso racional, consumir las
cantidades de energía imprescindibles para satisfacer nuestras
necesidades.
Por un futuro sostenible
Fidel Castro, en la cumbre de la Tierra expresó:
“Utilícese toda la ciencia necesaria para un desarrollo sostenido, sin
contaminación. Páguese la deuda ecológica y no la deuda externa.
Desaparezca el hambre y no el hombre”. Fidel Castro
Pensar globalmente, actuar individual, local y globalmente para
salvar al planeta por un futuro sostenible.
Desarrollo sostenible
“Es aquel que satisface las necesidades de
las generaciones presentes, sin
comprometer la capacidad de las
generaciones futuras para satisfacer sus
propias necesidades”
En 1992 se celebra en Río de Janeiro (Brasil) la Conferencia de las Naciones Unidas
sobre Medio Ambiente y Desarrollo. Su objetivo es el de establecer los problemas
ambientales existentes y proponer soluciones a corto, medio y largo plazo. El
instrumento fue firmado por los jefes de Estado y otros representantes de alto rango de
154 países, incluido el nuestro. El documento entró en vigor el 21 de marzo 1994 y ya a
mediados de 1998, unos 175 estados habían ratificado o se habían adherido a la
Convención.
Desechos
Desarrollo
Socioeconómico
Portadores
Transformaciones
Transporte
Distribución
EFICIENCIAS
Energía Final
Servicios
Energéticos
Iluminación,
transporte,
refrigeración,
etc.
Conversión local
El ciclo de la energía
Demanda de
Energía
Suministro de Energía
Medio Ambiente
Trabajo
Tecnología
Cultura
Hábitos
• En un sistema solo una pequeña parte de la energía
que posee se emplea en los propósitos para lo que
se puso en juego, esta energía es útil, la otra parte
es disipada.
• Las direcciones principales en que deben estar
dirigidas las campañas de ahorro de energía son:
aumentar la eficiencia en los procesos de
generación y transmisión de la energía, y aumentar
la eficiencia en la utilización de la energía,
consumiendo solo la necesaria.
•La magnitud física que caracteriza la rapidez con que se
transforma y transmite la energía recibe el nombre de
potencia.
•Las fuentes renovables de energía son aquellas cuya
disponibilidad se repite en el tiempo según períodos fijos o
variables, y en cantidades no necesariamente constantes.
•Cuba se encuentra inmersa en una revolución energética,
en la misma se destacan como fuentes priorizadas de
energía: el petróleo y el gas nacional, y las fuentes de
energía renovables.
aunque se considera que la utilización
industrial del petróleo comenzó en 1859 con
la perforación del primer pozo Titusville,
Pensilvania, por Edwin L. Draque, en realidad
el descubrimiento y utilización del petróleo se
remonta aproximadamente al año 3800 a.n.e.
útil
disipada
eficiencia
potencia
energética
degradación
Busca el significado de estas
palabras y empléalas en la
redacción de un párrafo que
esté vinculado con el tema
abordado.
1. Valdés Castro, Pablo. Valdés Castro, Rolando y
Sifredo Barrios, Carlos: Física. Octavo grado.
Editorial Pueblo y Educación, 2002.
2. Valdés Castro, Pablo y otros: Enseñanza de la
física elemental. Editorial Pueblo y
Educación,2002
3. Ahorro de energía y respeto ambiental. Bases
para un futuro sostenible.(Libro del PAEC para
la enseñanza media) Editorial
, 200
4. Tabloide del curso de Universidad para todos
“Hacia una conciencia energética”