Desarrollo de la unidad didáctica referida a la energia, sus transformaciones y la energía eléctrica.

1. LA ENERGÍA
Y SUS
TRANSFORMACIONES.
ENERGÍA
ELÉCTRICA

2. 1.-Energía y trabajo
La energía es una propiedad asociada a la materia. En física se define como la
magnitud que indica la capacidad de un cuerpo para realizar un trabajo.
La energía que posee un cuerpo es única; sin embargo,esta puede manifestarse
en la naturaleza de distintas formas, capaces, a su vez, de transformarse en otro tipo
de energía. Algunas de las formas más simples de energía aparecen recogidas en el
siguiente cuadro:
FORMAS DE ENERGÍA DESCRIPCIÓN
Energía potencial Asociada a la posición(altura) de un cuerpo situado por
encima del suelo
Energía cinética Asociada al movimiento de los cuerpos
Energía mecánica Resultado de sumar las energías cinética y potencial
Energía sonora Asociada a la energía de las ondas sonoras
Energía eléctrica Asociada sal movimiento de los electrones de los átomos
Energía nuclear Asociada al interior del núcleo atómico
Energía luminosa Asociada a la luz
Energía térmica o Asociada al movimiento de las moléculas
calorífica
Energía química Debida a la composición o descomposición de las sustancias.
Un caso particular es la energía metabólica, generada en
los organismos vivos en las transformaciones químicas que
se producen, por ejemplo, durante la digestión y la
respiración
Energía interna Asociada a las formas de energía existentes en el interior
de un cuerpo. La energía térmica se puede incluir dentro de
esta energía, así como la energía entre los enlaces entre
átomos, etc.
Energía Debida a la acción de losa campos magnéticos producidos
electromagnética por la corriente eléctrica.
Principio de conservación de la energía: La energía puede
transformarse, pero nunca perderse ni destruirse.

3. En el Sistema. Internacional el trabajo y la energía se miden en julios (J), pero,
dependiendo de la forma de energía, también se utilizan otras unidades:
FORMAS DE ENERGÍA Unidades
Energía eléctrica Kilovatio· hora (kW ·h)
Energía calorífica Caloría (cal)
Energía nuclear Electrónvoltio (eV)
Recuerda que la capacidad de un cuerpo para liberar energía rápidamente,
mediante el cálculo de l a cantidad de trabajo realizado por unidad de tiempo , recibe el
nombre de POTENCIA ( E = P· t ), y su unidad en el S.I. es el vatio (W).
2.-Fuentes de energía
Para utilizar cualquier forma de energía, tendremos que hallar un fenómeno
natural o crear un sistema artificial que reúna estas tres cualidades:
●tiene que ser capaz de almacenar energía.
●esa energía ha de poder experimentar una transformación produciendo un trabajo
●es necesario conocer la tecnología adecuada para poder utilizarla. Esto es,
deberemos hallar una fuente de energía
Fuentes de energía más Fuentes de energía Fuentes de energía
utilizadas en los países en utilizados en los países alternativas
vía de desarrollo industrializados
Energía mecánica Agua Eólica(procedente del viento)
procedente de los seres
humanos o de algunos
animales
Energía mecánica Petroleo Solar(proveniente del sol)
procedente de animales
Agua Gas natural Biomasa(procedente de la
combustión de materia orgánica)
Madera Madera Geotérmica(procedente del
calor de las capas internas de la
tierra)
Carbón Carbón Mareomotriz(Originada por las
mareas)

4. Clasificación de las fuentes de energía.
Según el criterio que adoptemos , podemos clasificar las fuentes de energía de
varias formas:
•Atendiendo a su disponibilidad en la naturaleza y a su capacidad de regeneración
Renovables: fuentes de energía abundantes en la naturaleza e inagotables.
No renovables: pueden ser o no ser abundantes en la naturaleza ,pero se agotan
al utilizarlas y no se renuevan a corto plazo, dado que necesitan millones de años para
volver a formarse. So las más usadas en la actualidad.
•Atendiendo a la necesidad de transformarlas o no para su uso
Primarias: se obtienen directamente de la naturaleza.
Secundarias: son el resultado de la transformación de las fuentes primarias.
•Atendiendo a su uso en cada país
Convencionales:se trata de las energías más usadas en los países
industrializados, responsables, en gran parte, del desarrollo tecnológico, y elemento
importante de la economía de estos países. Es convencional, por ejemplo, la energía
procedente de los combustibles fósiles.
No convencionales:son fuentes alternativas de energía que están empezando su
desarrollo tecnológico; por tanto, todavía no inciden mucho en la economía de los
países. Pertenecen a este grupo la energía solar y la eólica.
•Atendiendo al impacto ambiental
Limpias o no contaminantes: son fuentes cuya obtención produce un impacto
ambiental mínimo; además, no generan subproductos tóxicos o contaminantes.
Contaminantes: se trata de fuentes que producen efectos negativos en el medio
ambiente, algunas, por su forma de obtención (minas,construcciones,talas); otras, en
el momento de su uso (combustible en general). Algunas producen subproductos
altamente contaminantes, como los residuos nucleares.
3.-Energía eléctrica
La energía eléctrica tiene una serie de características:
●Puede transformarse con mucha facilidad en otros tipos de energía. Esto hace
que sea la forma de energía elegida para abastecer las viviendas y fábricas, junto con
el suministro de gas en algunos casos.
●Puede transportarse a grandes distancias de una manera casi instantánea,
mediante tendidos eléctricos. Sin embargo, en este caso es necesario implantar las
infraestructuras(torres, cables, etc), con el consiguiente impacto medioambiental.
●No puede almacenarse, al contrario que otros tipos de energía, como la energía
química almacenada en un combustible. Por ello debe distribuirse para ser consumida
en el mismo tiempo en que se produce.
●Es una energía poco contaminante en el momento de su consumo. Sin embargo,
si que contaminan los procesos llevados a cabo durante su producción y distribución.

5. Producción de energía eléctrica
El problema de la generación de energía eléctrica se soluciona con la aparición
de instalaciones capaces de producir energía eléctrica a gran escala: las centrales
eléctricas
Funcionamiento de una central eléctrica: Una central eléctrica utiliza
principalmente la energía mecánica que produce una fuente de energía, por ejemplo, la
caída del agua, para transformarla, en una máquina denominada generador ,en energía
eléctrica de consumo.
Los generadores están formados por dos piezas:
●El estátor: pieza fija compuesta de un núcleo metálico en cuyo interior
existen unos hilos de cobre.
●El rotor: pieza móvil que gira alrededor de un eje. Contiene unos circuitos que,
al aplicarles una corriente eléctrica, se transforman en electroimanes *.
Cuando, por efecto de la energía mecánica, el rotor gira, se induce una
corriente eléctrica en el estátor llamada fuerza electromotriz..Esta
proporciona la energía eléctrica apta para su distribución y consumo.
Electroiman :barra de hierro dulce imantada artificialmente por la acción de
una corriente eléctrica.

6. Existen diversos tipos de centrales eléctricas, que vienen determinadas por la
fuente de energía que utilizan para mover el rotor. Veamos algunas de ellas:
CENTRALES HIDRÁULICAS O HIDROELÉCTRICAS

7. CENTRAL TÉRMICA DE COMBUSTIBLE FÓSIL

8. CENTRAL TÉRMICA NUCLEAR

9. CENTRAL TÉRMICA SOLAR

10. CENTRAL EÓLICA
Vemos en el dibujo la estructura que tiene la gondola

11. CENTRAL SOLAR FOTOVOLTAICA
Citar solamente otro tipo de centrales eléctricas:centrales mareomotriz,
centrales geotérmicas, centrales de biomasa(compuestos orgánicos producidos por
procesos naturales).

12. Transporte y distribución de la energía eléctrica
Para poder aprovechar la energía eléctrica producida en las
centrales eléctricas en hogares, oficinas, etc., se siguen las siguientes
etapas con la energía eléctrica producida:
1. Las centrales eléctricas producen una corriente con una tensión de 10-
20 kilovoltios (kV).
2. Al salir de las centrales eléctricas, se eleva la tensión de la corriente
hasta 110-480 kV(alta tensión) para minimizar las pérdidas de energía
durante el transporte.
3. Después, en estaciones transformadoras, se varia de nuevo el voltaje
hasta 220 o 380 V, un valor aprovechable en nuestras viviendas, oficinas,
industrias, etc.

13. Transformadores
Como hemos podido ver,el transporte de la corriente eléctrica implica
una serie de transformaciones en la tensión de la misma. Esta variación de
tensión se consigue con los transformadores.
Este está formado por una bobina(primario) , enrollada en un núcleo de
hierro en forma de anillo cerrado,por la que circula la corriente alterna que
produce un campo magnético variable que genera corrientes inducidas en
otras bobinas enrolladas en el mismo núcleo(secundario) .
La relación entre las magnitudes eléctricas vienen dadas por:
Vs/Vp = Ns/Np
Ip● Vp = Is● Vs
donde Vs e Is y Vp e Ip son las tensiones e intensidades del circuito secundario
y el primario respectivamente.
Ns y Np son el número de espiras del circuito secundario y primario
respectivamente.

14. Impacto ambiental: En todo diseño de un proyecto técnico es obligatorio
efectuar una evaluación del impacto ambiental, es decir, un estudio de los cambios
que se producirían en el medio natural como consecuencia de su realización. Este
estudio se valora, junto con otro sobre las repercusiones económicas y sociales del
proyecto sobre la zona, y se decide si se va ejecutar el plan.
A continuación, te mostramos en un cuadro, a modo de estudio comparativo, las
características principales de cada tipo de central, y el impacto que producen en el
medio.
TIPO DE
TIPO DE IMPACTO INCONVENIENTES Y
ENERGÍA VENTAJAS
CENTRAL AMBIENTAL RIESGOS
CONSUMIDA
Alteración grave del Riesgos de catástrofe por
medio natural debido rotura de presas y
a construcciones, desbordamiento. Gran potencia y
Hidroelectrica Renovable
desvíos de aguas, rendimiento
inundaciones de Peligro de desaparición de la
tierra. flora y fauna autóctonas.
Contaminación atmos
férica causada por la
Enfermedades respiratorias.
emisión de gases
procedentes de la Alto nivel de ruido.
combustión. Gran potencia y
Térmica No renovable Efecto invernadero. rendimiento
Contaminación del
Impacto negativo en el
agua originada por el
ecosistema
uso de esta como
refrigeran te
Peligro de
contaminación por Peligro de catástrofe nuclear. Gran potencia y
Nuclear No renovable
radiación. Residuos Residuos radioactivos rendimiento
no reciclables.
Bajos rendimientos. Reduce la
Impacto visual y dependencia de
Discontinua y aleatoria. otros combustibles
Eólica sonoro. No Renovable
contaminante. Riesgos de accidente en caso de Limpia y posibilidad
fuertes vientos. de autoconsumo
Repercusión en los Bajos rendimientos.
ecosistemas como
Discontinua y aleatoria. Reduce la
consecuencia de la
Solar necesidad de ocupar renovable Altos costes. dependencia de
grandes extensiones. otros combustibles
Riesgos de quemaduras y
No contaminantes. ceguera
Alteración del medio Bajos rendimientos.
Reduce la
debido a las
Oceánica renovable Altos costes. dependencia de
construcciones que
otros combustibles.
requiere

15. TIPO DE
TIPO DE IMPACTO INCONVENIENTES Y
ENERGÍA VENTAJAS
CENTRAL AMBIENTAL RIESGOS
CONSUMIDA
Reduce la
dependenncia de
Beneficiosa si se usa Problema:explotación excesiva otros combus tibles
Biomasa renovable
correctamente. de recursos naturales .Reutilización de
residuos foresta
les y domésticos