CONTENIDOS: Energía

Indice
1.- Del fuego a la máquina de vapor | 8.- Motores a reacción
2.- El sol: fuente de vida y energía | 9.- La energía en la C.A.R.M
3.- Clasificación de las fuentes de energía | 9.1.- Energía eléctrica
4.- Importancia de la energía eléctrica | 9.2.- El petróleo y sus derivados
5.- Energías no renovables: combustibles | 9.3.- El gas natural
6.- Motores de combustión interna (MCI) | 9.4.- Otras fuentes de energía
7.- Turbinas | 10.- Recursos utilizados

1.- Del fuego a la máquina de vapor.

La primera energía que utilizó el hombre fue su propio esfuerzo físico, necesario para cazar animales y asegurar su alimentación. Después aprendió a trabajar la tierra (1), delegando gran parte de su esfuerzo físico en las bestias de carga y tiro cuando consiguió domesticar a los animales (2). Con el descubrimiento del fuego (3), el ser humano empieza a quemar leña para calentarse frente al frío, asar los alimentos, iluminar las zonas oscuras e incluso defenderse de las fieras.

En el siglo II d.C., Herón de Alejandría (4) construyó el EOLIPILO (5), un juguete que podría considerarse como precursor de la máquina de vapor. Hasta la llegada de la primera Revolución Industrial, el empleo de máquinas para transformar fuentes de energía se reducía a los molinos de viento, de agua (6) y de sangre (movidos por personas o animales).

En el siglo XVIII de nuestra era, Thomas Newcomen y Thomas Savery desarrollaron una máquina de vapor atmosférica (7) capaz de sacar agua de las minas de carbón. Unos años más tarde, James Watt perfeccionó el diseño de Newcomen y construyó una máquina de vapor mucho más eficaz (8) que se convertiría en la protagonista de la 1ª Revolución Industrial de nuestra historia.

2.- El sol: fuente de vida y energía.
Casi todas las fuentes de energía de nuestro planeta proceden directa o indirectamente del sol:

3.- Clasificación de las fuentes de energía.

1.- Hidráulica | 2.- Geotérmica | 3.- Nuclear | 4.- Eólica | 5.- Solar
6.- Petróleo | 7.- Carbón | 8.- Gas natural | 9.- Biomasa | 10.-Mareomotriz

Según su capacidad de regeneración:

- RENOVABLES: se van regenerando conforme pasa el tiempo. Ejemplos son 1,2,4,5,9 y 10.
- NO RENOVABLES: se agotan conforme se consumen. Ejemplos son 3,6,7,8.

Según su necesidad de transformación:

- PRIMARIAS: son aprovechables directamente de la naturaleza. Ejemplos son 1,2,3,4,5,7,8 y 10.
- SECUNDARIAS: requieren ser transformadas y preparadas para su consumo. Ejemplos son 6 y 9.

Según su importancia en la actualidad:

- CONVENCIONALES: responsables principales del desarrollo tecnológico de un país. Ejemplos son 1,2,3,6,7 y 8.
- NO CONVENCIONALES: tienen poca repercusión en la producción energética de un país. Ejemplos son 4,5,9 y 10.

Según su impacto ambiental:

- LIMPIAS: producen un impacto mínimo sobre el medio ambiente. Ejemplos son 4,5,9 y 10.
- CONTAMINANTES: repercuten muy negativamente sobre el medio ambiente. Ejemplos son 1,2,3,6,7 y 8.

4.- Importancia de la energía eléctrica.

| Las principales razones que nos impulsan a utilizar tanto la electricidad son:

- Facilidad para transformarse en otro tipo de energías: en luz en una bombilla, en movimiento en un motor, en calor en una resistencia, etc.
- Facilidad de transporte: la energía eléctrica puede ser transportada a grandes distancias fácilmente.
- Respeto medioambiental: no produce humos ni residuos peligrosos. Es una de las energías más limpias.

5.- Energías no renovables: combustibles.

| Combustible es cualquier material capaz de liberar energía en un proceso de combustión. En la reacción se desprende una gran cantidad de energía que podemos aprovechar según nuestras necesidades (energía térmica o para obtener energía eléctrica). Desde el punto de vista químico esta reacción se representa como:

Combustible + O2 → productos + Energía

El triángulo del fuego nos indica los elementos necesarios para producir una combustión: combustible, comburente y fuente de calor.

La energía liberada en la combustión depende del poder calorífico del combustible. Los combustibles más utilizados son los combustibles fósiles (petróleo, carbón y gas natural), pero se están agotando y su transporte y combustión genera graves problemas medioambientales. En la actualidad se investigan nuevos combustibles más ecológicos, como pueden ser la biomasa y los biocarburantes.

Si el combustible es un hidrocarburo (hidrógeno y carbono principalmente), los productos de reacción obtenidos serán CO2 (efecto invernadero) y H2O, pero si contiene azufre y nitrógeno se formarán óxidos de azufre y nitrógeno (efecto invernadero y lluvia ácida).

6.- Motores de combustión interna (MCI).

Los MCI transforman la energía química inherente de un combustible en energía mecánica (movimiento). Se utilizan en vehículos y máquinas que requieran de autonomía para desplazarse o funcionar, como coches, motos, barcos, motosierras, etc. Según el combustible y el ciclo termodinámico utilizado, los MCI pueden ser de gasolina (motor Otto o MEP) o de gasoil (motor Diesel o MEC). Los MCI pueden ser de 2 o de 4 tiempos; para el mismo tamaño los de 2 tiempos proporcionan más potencia que los de 4, ya que realizan el mismo ciclo termodinámico en la mitad de tiempo. En la imagen inferior podemos observar el funcionamiento de un motor de 4 tiempos de gasolina. También sirve para comprender los principios del motor diesel de 4 tiempos, veámoslo:

1er tiempo) ADMISIóN:

- gasolina: por la válvula de admisión (derecha) se introduce la mezcla aire + gasolina.
- diesel: por la válvula de admisión se introduce aire únicamente.

2do tiempo) COMPRESIóN:

- gasolina: el pistón asciende y comprime la mezcla aire + gasolina (aumenta su tª y presión).
- diesel: el pistón asciende y comprime el aire (aumenta su tª y presión).

3er tiempo) EXPLOSIóN:

- gasolina: una bujía hace saltar una chispa y la mezcla aite + gasolina explota. Los gases desprendidos hacen descender al pistón.
- diesel: un inyector introduce el gasoil pulverizado y al entrar en contacto con el aire caliente explota. Los gases producidos hacen bajar el pistón.

4to tiempo) ESCAPE:

- gasolina: los gases de la combustión son evacuados por la válvula de escape (izquierda).
- diesel: los gases de la combustión son evacuados por la válvula de escape.

7.- Turbinas.

| Las turbinas son turbo-máquinas en donde se transforma la energía cinética de un fluido (debido a su presión, temperatura, etc) en energía mecánica (concretamente en movimiento de rotación). Estos dispositivos se componen de una o varias ruedas denominadas rodetes, en cuya periferia se disponen una serie de aspas o álabes. Cuando el fluido accede al interior de la turbina, choca contra los álabes y provoca el movimiento de rotación de los rodetes (y en consecuencia el del eje sobre el que van montados los rodetes).

En general, las turbinas se utilizan en grupos turbina-alternador para producir electricidad en las diferentes centrales de energía, a saber: a partir del viento (eólicas), a partir del agua (hidraúlicas), a partir del vapor (geotérmicas, térmicas y nucleares), etc.

8.- Motores a reacción.

Son dispositivos alimentados por aire en su parte delantera; el aire se comprime mediante un compresor centrífugo y accede a la cámara de combustión, donde se quema el combustible (queroseno). El queroseno presenta un punto de congelación inferior a los combustibles habituales. |

Los gases de combustión, a elevada presión y temperatura, abandonan el motor por la parte posterior impulsando el vehículo en sentido contrario a gran velocidad. Se utilizan mucho en aviación.

9.- La energía en la C.A.R.M.

El sector energético principal en la C.A.R.M está representado por una serie de empresas localizadas en el valle de Escombreras (Cartagena). AEVE es el acrónimo de la Asociación de Empresas del Valle de Escombreras, nacida en el 2004 y constituida por 23 empresas sitas en esta zona de la comarca cartagenera. De todas ellas, algunas de las más representativas en cuanto al sector energético regional y nacional son:

- Iberdrola Generación
- Repsol YPF
- Enagas
- Ecocarburantes Españoles

En la actualidad, la energía eléctrica de la C.A.R.M procede del valle de Escombreras, de procesos de cogeneración, de centrales de energías renovables localizados/as en diferentes puntos del territorio murciano y de la central nuclear de Cofrentes (Valencia).

9.1.- Energía eléctrica.

| En sus inicios, la central térmica del valle de Escombreras (hoy propiedad de Iberdrola Generación), estaba compuesta de 5 grupos que utilizaban fuel-oil como combustible y proporcionaban una potencia total instalada de 858 MW (Megawatios). Los vientos de cambio impuestos por el deterioro climático y las cada vez más exigentes normativas medioambientales, han promovido importantes reestructuraciones en el complejo de Iberdrola Generación.

Los grupos 1,2 y 3 han sido desmantelados y sustituidos por un nuevo grupo de ciclo combinado a gas natural (grupo 6) de potencia 800 MW que está funcionando desde finales del año 2006. La nueva central térmica de ciclo combinado de Iberdrola produce la tercera parte del CO2, la décima parte de NOx y cantidad de SO2 nula en comparación con la centrales térmicas convencionales.

PROYECTO ARIES: Iberdrola y otras industrias de AEVE, han suscrito un acuerdo por el que se comprometen a implantar un sistema de supervisión de la salud atmosférica del medio ambiente en el valle de Escombreras.

9.2.- El petróleo y sus derivados.

Petróleo es un término que etimológicamente hablando procede de las expresiones latinas “petra” (piedra) y “oleum” (aceite). Murcia es exportadora de productos petrolíferos al resto de España y al extranjero, debido al gran tráfico de productos en el puerto de Cartagena y a la Refinería del valle de Escombreras (Repsol YPF).

El petróleo es un combustible fósil de importancia capital en la sociedad actual, ya que se puede procesar para obtener energía (combustibles líquidos y gaseosos) o para elaborar productos finales (industria petroquímica).

Sin embargo, es un recurso no renovable y junto con el carbón representa, en su fase de obtención y de explotación, uno de los mayores retos medioambientales a los que se enfrenta nuestra sociedad.

9.3.- El gas natural.

| Transportado en barcos metaneros a -160º C y elevada presión (en estado líquido) para reducir su volumen y que su transporte sea rentable. Una vez el GNL (gas natural licuado) ha llegado a los puntos de distribución, debe ser regasificado de nuevo para ser distribuido a través de la red de gasoductos hasta los centros de consumo.

Enagas transporta gas natural mediante una red de gasoductos (revestidos de polietileno) de alta presión constituidos por tubos de acero soldados. Nuestros gasoductos más importantes son:

- gasoducto Cartagena-Lorca: 37,5 km y diámetro 15”
- gasoducto Cartagena-Orihuela: 98 km y diámetro 19”
- ramal Murcia: 25,5 km y diámetro 10”
- ramal Totana-Murcia: 53 km y diámetro 10”

9.4.- Otras fuentes de energía.

ENERGÍA SOLAR: aunque tenemos una gran insolación anual, nuestra superficie de captación solar es aún escasa. Ejemplos de aprovechamiento de la energía solar en la C.A.R.M son:

- Hotel Entremares (La Manga): instalación para ACS y piscina climatizada.
- Club de tenis Murcia: instalación para ACS y piscina climatizada.
- Hotel 7 Coronas (Murcia): instalación para ACS.
- Hospital de Cieza: instalación para ACS.
- Hotel la Paz (Sangonera la Seca): instalación para ACS.

ENERGÍA EÓLICA: el viento es el resultado del movimiento de las masas de aire debido a las diferencias de presiones y temperaturas que se producen en la atmósfera terrestre. Algunos parques eólicos murcianos son:

- Ascoy (Cieza): con una potencia instalada de 5.940 kW.
- parque eólico de La Unión: con una potencia de 5.280 kW.
- Sierra de los Gavilanes (Jumilla-Yecla): con una potencia de 24.750 kW.
- Sierra del Buey (Jumilla): con una potencia de 24.750 kW.

ENERGÍA HIDRÁULICA: por desgracia, en la C.A.R.M el agua representa un recurso natural tan imprescindible como escaso. En nuestro territorio podemos encontrar 16 minicentrales hidráulicas, aunque la más grande e importante es la presa de “el Cenajo”, ubicada en suelo murciano pero cuyo embalse pertenece a Albacete. Otra central de generación eléctrica basada en los saltos de agua es la de Almadenes (Cieza).

10.- Recursos utilizados.

- Microsoft Paint version 5.1
- Mozilla Firefox 2.0.0.11
- Google
- Microsoft Frontpage 2003
- http://es.wikipedia.org
- http://bancoimagenes.cnice.mec.es/
- http://www.gifmania.com/
- http://tecnovisual.es
- http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material107/index.htm (Mecaneso)
- http://www.iesalquibla.com/TecnoWeb/index.htm
- Armada Simancas M. y otros, “Tecnología 1º ESO”, editorial Santillana
- Martin Alonso Luis y otros, “Tecnología 1º ESO”, editorial SM
- Moreno Márquez Jesús y otros, “Tecnología 1º ESO”, editorial Oxford Educación
- Perucha Sanz Alfredo y otros, “Tecnología 1º ESO”, Akal ediciones
- García Platas Angel y otros, “Tecnología 1º ESO”, editorial Edebé
- Gonzalo R., “Tecnología 1º ESO”, editorial Anaya
- Cardwell Donald, “Historia de la tecnología”, editorial Alianza Universidad
- Alemán F. Javier y otros, “Tecnología: guía didáctica y metodología”, editorial Paraninfo
- Garrat James, “Diseño y tecnología”, Akal ediciones