Fisica 2
Las Ondas
En algún momento de la vida has escuchado sobre las ondas, aquellas que se formas en el agua; el sonido o la luz son fenómenos ondulatorios, sumemos medios que captan ondas, los teléfonos celulares y las radio, y así podemos hablar de muchos dispositivos que realizan esta función de captar o recibir energía en forma de onda (movimiento ondulatorio).
Es aquella que se produce a partir de un pulso o una perturbación (Transportan energía).
Independientemente de si es una onda mecánica o electromagnética, longitudinal o transversal
- Dirección de propagación
- Longitud de onda
- Amplitud
- Frecuencia
- Periodo
Características de una Onda
- Nodo= 0 de altutra
- Periodo o ciclo: Es el tiempo que tarda en completarse un ciclo completo de la onda y se mide en segundos
- Ciclo: cresta y valle
Capacidad calorífica
Es la cantidad de nergia que se requiere para aumentar en un grado centigrado la temperatura de una unidad de masa de una sustancia. Si se considera un gramo de sustancia, entonces se habla de capacidad calorifica especifica (Cp).
las unidades de la capacidad calorifica especifica son cal/g °C. Mientras mayor sea la capacidad calorifica de un sistema, mayor sera la energia necesaria para aumentar un grado Celsius su temperatura.
Perturbación
Se puede definir como la variacion o cambio de una magnitud fisica (por ejemplo, la posicion de un cuerpo) respecto a su estado de equilibrio.
Vibración
Movimiento repetido, corto y rápido alrededor de una posición de equilibrio. En la física, no necesariamente se trata de un movimiento, puede ser la vibración de cualquier magnitud.
Cuando se arroja una piedra a un estanque, se notará un movimiento de la superficie del agua. Al golpear el agua, la piedra provoca una perturbación. el agua se mueve poco a poco , produciedose un movimiento que notamos como un vaivén o vibración. El movimiento ondulatorio siempre tiene una causas o fuente que lo produce; por ejemplo las olas del mar se forman cuando el vientoagita la superficie del agua.
Cuando una sola perturbacion se propaga recibe el nombre de pulso y si la perturbacion es repetida y constante se produce un tren de ondas.
Ondas Mecánicas
Se genera con una oscilación que incide en el estado de equilibrio de una propiedad mecánica del medio, como la presión, la posición o la densidad. Hay una fuente emisora de la fluctuación, que va extendiéndose desde dicho punto hacia los contiguos.
- Requieren de un medio, para propagarse. Medio: Hace referencia a algún cuerpo o sustancia que se encuentra en estado de agregación de la materia (Solido, liquido o gas).
Ondas electromagnéticas
La creación de las ondas electromagnéticas se inicia con una partícula cargada. Esta partícula crea un campo eléctrico que ejerce una fuerza sobre otras partículas.
- Son la combinación de ondas en campos eléctricos y magnéticos producidas por cargas en movimiento.
- No necesitan de un medio para propagarse estas. Pueden propagarse en el vacío. también en un medio físico solido, liquido o gaseoso
Fenomenos Opticos – Propiedades ondulatorias
Espectro ELECTROMAGNÉTICO
Los fenómenos magnéticos se pueden explicar a partir de fenómenos eléctricos, y que un campo eléctrico en movimiento genera un campo magnético. Esa energía que presenta simultáneamente los fenómenos de electricidad y magnetismo: la onda electromagnética.
Las ondas electromagnéticas son una combinación de oscilaciones eléctricas y magnéticas. En el modelo del átomo, los electrones saltan de órbitas cuando reciben cierta energía y que cuando regresan a su órbita emiten energía en forma de luz; esto es en realidad ondas electromagnéticas. La energía de estas ondas depende de que tan grandes son los saltos de los electrones; cuando un electrón salta entre órbitas cercanas, la energía será menor que cuando salta entre órbitas mas lejanas.
Como los electrones son cargas eléctricas con campos eléctricos, al desplazarse se generan campos magnéticos, lo que constituyen las ondas electromagnéticas. Se puede definir como el conjunto de longitudes de onda de todas las radiaciones electromagnéticas.
La energía de las ondas electromagnéticas depende de su frecuencia; es decir, del numero de ciclos que realizan en un segundo; mientras mayor sea la frecuencia, mayor sera su energía. La ecuación matemática que relaciona esta variables la obtuvo de manera experimental Max Planck, llamada la ecuación de Planck:
E = hf
Donde f es la frecuencia de las ondas y h es conocida como la constante de Planck, que equivale a 6.626 x 10-34Js . Esta formula nos indica que la energía de una onda es proporcional a su frecuencia.
- Esta compuestas de campos eléctricos y magnéticos que oscilan rápidamente y que viajan a la velocidad de la luz
- Los capos magnéticos y eléctricos son perpendiculares entre sí y respecto a la dirección del movimiento de la perturbación siendo ondas transversales.
-
Su diferencia radica en su frecuencia
- Baja frecuencia, pero de longitud onda larga
- Alta frecuencia, pero de longitud onda corta
Frecuencia
Es a cantidad de ciclos que completa una onda en un segundo, se mide en Hertz.
Periodo
Es tiempo que una onda se tarda en completar un solo ciclo, se mide en segundos.
Amplitud
Es la distancia entre el punto mas alto o bajo de la onda, y el punto medio o de equilibrio.
Longitud de Onda
Es la distancia entre dos crestas o dos valles consecutivos de la onda
En la longitudinales es la distancia entre dos puntos de compresión.
Radiacion
- Emisión, propagación y transferencia de energía en cualquier medio
- Se presenta en forma de ondas electromagnéticas
- Las radiaciones electromagnéticas Tiene diferentes energías e interaccionan con la materia de forma distintas
- Tienen diferentes frecuencias y longitudes de onda (Espectro electromagnético)
- Determinado por la longitud de onda
- Si la longitud de onda es grande la radiación tiene menos energía
- Dentro de los rangos de operación puede ser menos agresiva o perjudicial para los seres vivos
Radiación ionizante
Radiación electromagnética que tiene la suficiente energía como para arrancar electrones a los átomos de los materiales con los que entra en contacto.
A menor longitud de onda, mayor frecuencia y mayor energía de radiación.
- Rayos X
- Rayos gamma
- Rayos cósmicos
Radiación no ionizante
Radiación electromagnética que no tiene la suficiente energía para ionizar el medio por el cual se propaga o materia que lo absorbe.
A mayor longitud de onda, menor energía de radiación (Mientras más grande sea la onda, se tendrá una frecuencia menor) y son menos perjudiciales para los seres vivos
Radiación electromagnética que no tiene la suficiente energía para ionizar el medio por el cual se propaga o materia que lo absorbe.
- Wi-Fi
- De radio
- Microondas
- Teléfonos celulares
- Radio y Televisión
Espectro Electromagnético
A la clasificación de los tipos de ondas electromagnéticas según su frecuencia se le conoce como espectro electromagnético. Aquellas que tienen frecuencias muy pequeñas y, por tanto, poca energía, son las ondas que transmiten las señales de radio y TV, Y las que tienen frecuencias muy grandes, estas pertenecen las ondas provenientes de los rayos gamma de los elementos radiactivos. y se propagan con las misma rapidez, que en el vació cercana a 300 000 km/s.
Materia
La materia puede ser observable o detectable con distintos medios y, como tal medible, el concepto es abstracto, como lo son los de energía y fuerza.
Se puede definir a la materia como todo aquello que ocupa un lugar en el espacio y posee masa y volumen.
Propiedades de la materia
Generales o extensivas (Posee toda la materia)
- Masa
- Volumen
- Impenetrabilidad
Especificas o intrínsecas (Características propias de cada sustancia permiten diferenciar una de otra)
- Densidad
- Elasticidad
- Maleabilidad
- Solubilidad
- Color
- Sabor
- Olor
- Brillo
Masa
Es una propiedad de la materia que esta relacionada con la Primera y Segunda Ley de Newton, llevándonos a interpretarla como una medida de la inercia, la ley de la gravitación nos permite comprenderla como la propiedad que permite a los objetos interactuar por medio de la fuerza de gravedad.
En el modelo cinético de partículas se interpreta como la cantidad de materia que posee un cuerpo.
Densidad
Hace referencia a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen y numericamente es el cociente de la masa entre el volumen.
Atomo
- Es la unidad más pequeña de la que puede estar constituido un elemento químico.
- Cada sólido, gas o plasma se compone de átomos.
- Células están constituidos por átomos
Partícula
La forma en la que representamos cosas muy pequeñas, que pueden ser átomos o combinaciones de ellos
Moléculas
Es la combinación de distintos átomos
Fuerza de cohesión
- Hace que las partículas ya sean átomos o moléculas, se atraigan entre si y los mantiene unidos
- Mantiene a los átomos o moléculas en esa estructura (Se atraigan).
La fuerza de repulsión
Esta fuerza hace que se alejen entre si es por tal motivo que se encuentran separados
Volumen
Todos los objetos presentan tres dimensiones de longitudes que ocupan cierto espacio:
- Ancho
- Largo
- Alto
En el SI (sistema internacional), la unidad basica de longitud es el metro (m), entonces, la unidad para medir el volumen es el metro cubico (m3).
Estados Básicos o agregacion de la materia
La materia de acuerdo al modelo cinético de partículas existen fuerzas de atracción y repulsión entre estas. Comúnmente presenta tres fases o estados, según sea la magnitud de la interacción y la temperatura (su volumen,su masa y su densidad), estos estados de agregación son solido, liquido y gaseoso. Existe un cuarto estado de la materia denominado plasma, que requiere de condiciones especiales, se encuentra en la vida cotidiana solo en ciertos dispositivos como lamparas fluorescentes o en el sol por mencionar.
Solidos
- Tsedi, en otomí significa “Fuerte”
- Estado solido
- Las partículas están muy juntas
- Fuerza de cohesión entre ellas es muy fuerte
- Fuerza de repulsión hace que no estén amontonadas
- Energía Cinética (vibración) es baja
- Baja libertad de movimiento
- Forma definida
- Masa definida
- Volumen definido
Liquido
- Aki significa acuático en náhuatl
- Las partículas están muy separadas
- Tiene una energía cinética alta
- Las fuerzas de cohesión no tienen suficiente magnitud
- No tiene una estructura definida
- El arreglo molecular tiene una mayor libertad de movimiento
- Toma la forma de recipiente que la contenga (No definida)
- Forma no definida
- Masa definida
- Volumen definido
Gaseoso
- Gui en otomi significa nube
- Las moléculas no están unidas (constante colisión)
- Energía cinética es muy alta
- Fuerza de cohesión es nula
- Mis partículas tienen una libertad de movimiento
- Forma indefinida
- Masa indefinida
- Volumen indefinido
Plasma
- Tlaueteky, en nahutl significa relámpago
- Los relámpagos (Temperatura aprox. 27000° Celsius) son una forma de plasma (Tierra)
- Gas que se encuentra a muy altas temperaturas
- Las partículas (Muy separadas una de otra)
- Energía cinética muy alta
- Los átomos pierden electrones por las altas energías
- Las partículas que la componen se llaman iones (Son electrones y átomos que los han perdido).
- Forma indefinida
- Masa indefinida
- Volumen indefinido
Cambios en los estados de la materia
Fusion
- De estado sólido a liquido
- Calentar un sólido las partículas adquieren más energía cinética
- La fuerzas de cohesión que hay entre ellas son vencidas (Debilitan)
- La temperatura cambia el estado (Punto de fusión)
- Una Veladora al calentarse
- El hielo se funde a cero grados Celsius
- Mantequilla a 38° Celsius
- El hierro a 1535 Celsius
Vaporizacion
- Paso de Líquido a gaseoso
- Liquido se le proporciona el calor suficiente a las partículas adquieren energía cinética
- Al desprenderse del resto
- Al seguirse calentando las partículas entran en ebullición (Las partículas del fondo se desprenden (Punto de ebullición).
Gaseoso
- Es el paso de una sustancia de líquido a solido
- Se realiza por medio den enfriamiento
- Al enfriarse el liquido las partículas pierden energía cinética
- Fuerza de cohesión vuelve a ser significativa
- Vibran y se unen por fuerzas cohesión
La energia
Todas las formas de energia tiene en comun es que pueden transformarse de una una forma a otra. La energia electrica puede provocar movimiento y transformase en calor; lo has percibido cuando enciendes un dispositivo electronico (ventilador, foco etc.),
Se puede definir este concepto como la capacidad de la materia, para realizar un trabajo, es decir, para producir un cambio. No es un elemento material, es decir no se puede ver ni tocar.
Energía Cinética (Objetos que se mueven)
A la energía que posee un objeto en movimiento (Magnitud de la velocidad que lleva el cuerpo y es proporcional a su masa).
- Dependerá de la masa y de la velocidad
- Puede transferirse entre objetos y transformase en otros tipos tipos de energía
- Depende del cuadrado de la velocidad del objeto
- De un objeto es independiente de la dirección en la que se mueve el objeto
- Variables
- La masa
- Velocidad
Energía potencial (Objetos que no se mueven)
Es aquella que no siempre se manifiesta, la cual puede estar almacenada en diferentes cuerpos de distintas formas, pudiéndose liberar y manifestar mediante transformaciones.
Representa el potencial que un objeto tiene para hacer un trabajo, como resultado de estar situado en una posición particular con respecto al suelo.
Es directamente proporcional a la masa como a la velocidad del objeto
Poseen los objetos cuando a cierta altura o posición (se encuentra en reposo, la acción de la gravedad).
Energía mecánica.
En todo cambio de posicion o movimiento de un objeto esta involucrada la energia, pero para que exista un cambio se requiere de un un desplazamiento.
Es aquella energía empelada para cambiar la posición o la velocidad de los objetos.
Es la suma de la energía cinetica y la energía potencial
Energía potencial gravitacional
Es aquella que se encuentra presente en los objetos que están suspendidos en la superficie y pueden caer, cuya magnitud escalar esta relacionada con el movimiento de los cuerpos y con las fuerzas de origen mecánico.
Cuya energia que tiene un cuerpo en virtud de su posicion y que esta relacionada con la fuerza de gravedad
La Luz
Es una energía electromagnética radiante que puede ser percibida por el sentido de la vista. Se trata del rango de radiación del espectro electromagnético. La luz tiene velocidad finita y se propaga en línea recta.
- Es una onda y una particula
- Intercambia fotones con los atomos
foton
La energía es la capacidad de udel conocimiento como son la física y la química. Toda fuerza que realiza un trabajo sobre un objeto provocará un cambio de energía en él.
Calor
Existe una diferencia entre los terminos calor y temperatura, si se suma la energia cinética de un conjunto de moleculas, esta seria directamente proporcional a la energia termica total de cuerpo, que es la energia que se relaciona con los conceptos de calor y temperatura.
El calor es transferencia de energía, y que la energía de un sistema se transforma de una forma en otra. Este principio se aprovecha en las diversas actividades que hacemos en la vida diaria; las maquinas térmicas, que se utilizan para transformar la energía calorífica en energía mecánica (motores de gasolina).
Se puede definir como la energía que se transmite entre dos o más cuerpos y va del que tiene mayor temperatura tura al que tiene menor temperatura (transferencia de energía).
temperatura
Nos dice la cantidad de energía cinética promedio que tiene los átomos o partículas que conforman un cuerpo u objeto.
Transferencia de energía de un cuerpo a otro a causa de una diferencia de temperatura.
Indicación cuantitativa de que tan frio o caliente esta un cuerpo en un momento dado
Se mide con un termómetro su escala en:
+ Celsius
+ Fahrenheit
+ Kelvin
Equilibrio Térmico
Esta relacionado con el hecho de que el calor siempre fluye de modo natural de los objetos de mayor a los de menor temperatura.
El modelo cinético de partículas esta relacionado a la energía, las partículas del objeto de mayor temperatura tiene mayor energía cinética (se mueven con mas rapidez o tienen mayor masa), que las del objeto a menor temperatura, al estar en contacto, las primeras transfieren su energia cinetica a las segundas mediante choques, hasta que en promedio todas adquieren la misma energia cinetica.
La escala de medición de temperatura
Tres escalas Termométricas (Sistema internacional de Unidades).
Celsius o Centígrados
- Por el inventor Anders Celsius
- A los 0 °C corresponde al congelamiento del agua
- A los 100° C a la temperatura que hierve
- Se construyó como referencia a la temperatura:
- solidificación del agua 0 °C
- Ebullición del agua 100° C
- México escala de centígrados(Celsius)
- Esta distancia se dividió en 100 partes
Fahrenheit
- Por el inventor Gabriel Fahrenheit
- 0° Fahrehheit corresponden 32° Celsius
- 212°F corresponden a 100° Celsius
- Mezcla de hielo, agua y cloruro de amonio fue 0°
- Mezcla de hielo y agua fue 32°
- Gabriel Fahrenheit mide su temperatura corporal asigna valor de 96°
- EE UU, Liberia y MyanmarEscala de Fahrenheit
Tercera escala (la ciencia)
- Por el inventor Anders Celsius
- A los 0 °C corresponde al congelamiento del agua
- A los 100° C a la temperatura que hierve
- Se construyó como referencia a la temperatura:
- solidificación del agua 0 °C
- Ebullición del agua 100° C
- México escala de centígrados(Celsius)
- Esta distancia se dividió en 100 partes
Método de transferencia de calor
El calor es la energía que intercambian dos sistemas en contacto térmico (transferencia de energía térmica entre si) con distinta temperatura hasta alcanzar el equilibrio térmico.
La energía procede del movimiento de las partículas, por lo que la transferencia de calor, las partículas del cuerpo que se encuentra a mayor temperatura pierden movilidad, mientras que las del cuerpo que esta a menor temperatura aumenta su movimiento. El cuerpo de con mayor temperatura cede energia en forma de calor al cuerpo de menor temperatura hasta la de ambos se iguala.
La transferencia de energia es el cambio de temperatura de los cuerpos, pero ocurre de manera diferente en las sustancias o materiales. Hay materiales o sustancias en las que este proceso de tranferencia ocurre de manera mas eficiente que en otros casos y decimos que son mejores transmisores de calor.
Capacidad Calorífica
Una de las consecuenciasde transferencia de energia es el cambio de temperqatura de los cuerpos, pero no ocurre de la misma manera con todas las sustancias. En una playa, la arena y el agua de mar, reciben la misma cantidad de energia del sol en forma de calor, pero el agua de mar se mantiene fresca y la arena se calienta.
Conducción
- La transferencia de energía térmica de un objeto a otro siempre y cuando estén en contacto los metales.
- Presenta en cuerpos solidos que están a diferente temperatura, el calor pasara del cuerpo de mayor a temperatura al de menor.
- Al calentarse un sarten
- Plancha eléctrica.
Conveccion
- Se transmite en los fluidos incluye a los líquidos y los gases.
- Se transfiere en todas las zonas de un líquido o gas caliente por la corriente de convección (Las masas calientes suben al disminuir su densidad y las frías bajas es menor la densidad).
- Veladora al calentar el aire o un clima.
- Una veladora transfiere al aire q esta alrededor de la flama.
- Hacer un café
Radiación
- Por el inventor Anders Celsius
- A los 0 °C corresponde al congelamiento del agua
- A los 100° C a la temperatura que hierve
- Se construyó como referencia a la temperatura:
- solidificación del agua 0 °C
- Ebullición del agua 100° C
- México escala de centígrados(Celsius)
- Esta distancia se dividió en 100 partes
Los Modelos de la Ciencias
La construccion de modelos siempre ha sido una respuesta de la ciencia para entender al mundo. Podemos dcir que un modelo es la representacion conceptual o fisica de un sistema real, teniendo por objeto representar el sistema real para simplificar su estudio.
Se utilizan como herramientas para presentar, comprender y explicar un fenómeno, gracias a ellos se puede obtener informacion que peermite predecir lo que sucederá en distitnas condiciones.
A lo largo de la historia de la ciencia ha habido modelos que se consideraron revolucionarios, porque cambiaron radicalmente la forma de ver la realidad.
La abstraccion en la ciencia nos permite hacer representaciones que ilustren las propiedades o caracteristicas de cosas que no podemos ver o fenomenos que necesitamos explicar.
Modelo
- Representar un fenómeno proceso u objeto
- Planos, maquetas etc.
- Modelo Científico
- Es una representación que nos permite entender como es un objeto un suceso o un fenómeno natural
- Surge de las respuestas que los investigadores dan a las preguntas que se originan de sus observaciones
- Son válidos mientras su explicación sea satisfactoria
- Nuevas evidencias generan nuevas explicaciones y pueden inspirar la formulación de nuevos modelos
- Nuevos datos modifican el modelo
Modelo Cientifico
- Explica totalmente un fenómeno un proceso o un objeto y la investigación constante permite nuevos descubrimientos que modifican cada modelo
- Es proceso puede repetirse al paso del tiempo y mediante nuevas investigaciones
- Representación simplificada de esa realidad
Modelo Atómico
- Representación grafica o simbólica de los átomos, que permiten describir cómo se comportan y organizan
Modelo Cinético Molecular
- Trata de explicar la composición de la materia. Conociendo las características de su composición se puede entender el comportamiento frente a algunos fenómenos, como por ejemplo: porqué se congela el agua con el frío o porqué se parten las nueces usando el cascanueces.Este modelo se basa en tres principios:
1) La materia está formada por partículas muy pequeñas difíciles de ver.
2) Estas partículas no paran de moverse.
3) Entre partícula y partícula no hay nada.
Generacion de electricidad
La energia electrica
Puede transformarse en muchas formas de energía, tales como la energia lumínica o luz, la energía mecánica y la energía térmica.
La electricidad no tiene una utilidad biológica directa para el ser humano, salvo en aplicaciones muy singulares, como el uso de corrientes en medicina (electro-shock); sin embargo, es una de as aplicadas en procesos y aparatos de la mas diversa naturaleza.
Para lograr la transformación, regulación y control de energía se requiere de dispositivos electrónicos de potencia. En este tipo de aplicación se reencuentra la electricidad y la electrónica, pues se utiliza el control que permiten los circuitos eléctricos par controlar la conducción (encendido y apagado), de conductores para el manejo de corrientes y voltajes en aplicaciones de potencia, conformando equipos denominados convertidores estáticos de potencia.
El objetivo de la electrónica de potencia es el manejo y transformación de la energía de una forma eficiente, incluye sistemas de control, sistemas de compensación de factor de potencia. os principales dispositivos utilizados son bobinas y condensadores, asi como semiconductores trabajando en modo de corte/saturación (on/off, encendido/apagado).
Generación: la electricidad se produce en centrales capaces de obtener energía eléctrica a partir de energías primarias.
La energía renovable
Se obtiene a partir de fuentes naturales inagotables, ya sea por la inmensa cantidad de energía que contienen.
- La luz del Sol
- Son capaces de regenerarse por medios naturales, como el agua que se utiliza en las presas hidroeléctricas.
- Este tipo de energía no produce gases de efecto invernadero causantes del cambio climático, ni emisiones contaminantes.
Las energías renovables, son:
- La eólica, que se obtiene del viento.
- La solar, que se obtiene del Sol.
- La biomasa, que se extrae de materia orgánica.
- La geotérmica, que es la energía calorífica contenida en el interior de la Tierra.
- La hidráulica, ésta se obtiene de los ríos y corrientes de agua dulce. (No es limpia)
- La mareomotriz, que es la energía que se obtiene de las mareas.
La energía no renovable
Se encuentra en la naturaleza, sin embargo, se encuentra en cantidades limitadas, es decir, una vez consumidas en su totalidad, no podrán renovarse. (En algún momento se agotarán).
Las energías no renovables son:
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Combustibles fósiles, tales como:
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Combustibles nucleares, como
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Etapas que sufre la energía eléctrica desde su generación hasta el usuario
Transmisión: una vez tratada la energía y convertida en electricidad, se envía por vías elevadas (torres de sustentación) o subterráneas desde las centrales hasta las subestaciones.
Distribución: desde las subestaciones la electricidad se envía a los hogares de la zona más próxima.
Uno de los tipos de energía que más se utiliza en la actualidad es la eléctrica. (Al producirla se suele dañar al medio ambiente)
En México, gran parte de la energía eléctrica se produce a través de la quema de algún tipo de combustible.
Como puedes observar en la siguiente gráfica, si se suma la energía que se produce a través del ciclo combinado en plantas termoeléctricas convencionales por quema de carbón y el uso de otras tecnologías fósiles, se obtiene que 79% de la electricidad en nuestro país es generada por métodos que arrojan gran cantidad de contaminantes al ambiente.
La energía mareomotriz
Resulta de aprovechar las mareas, la diferencia de altura media de los mares segun la posicion relativa de la Tierra y la luna. Esta diferencia de alturas puede aprovecharse interponiendo partes moviles al movimiento natural de ascenso o descenso de las aguas, junto con mecanismos de canalizacion y deposito, para obtener movimiento en un eje.
Tiene la cualidad de ser renovable, en tanto que la fuente de energia primaria no se agota por su explotacion y es limpia, ya que en la transformacion energetica no se producen subproductos contaminantes gaseosos, liquidos o solidos. La relacion entre la cantidad de energia que se puede obtenr con los medios actuales y el costo economico y ambiental de instalar los dispositivos para su proceso han impedido una proliferación notable de ese tipo de energia.
Es el almacenamiento de agua en un embalse formado al construir un dique con unas compuertas que permiten la entrada de agua o caudal para la generación eléctrica.
Se obtiene de las mareas. Cuando la marea sube, se abren las compuertas de la planta y se permite el ingreso del agua, que luego quedará retenida al bajar la marea, para ser liberada a través de un mecanismo de turbinas que transformarán la energía cinética o potencial en eléctrica.
El origen es la fuerza gravitatoria entre la Luna, la Tierra y el Sol, que originan las mareas, es decir, se origina a causa de la diferencia de altura media de los mares según la posición relativa entre los tres astros.
Requisitos para una planta mareomotriz
La instalación de este tipo de energía se realiza en ríos profundos y desembocaduras de río hacia el océano. Y es sólo posible en lugares con una diferencia de al menos 5 metros entre la marea alta y baja.
Ventajas
- No utiliza combustibles adicionales.
- Las mareas son inagotables.
- No concentra población.
- Las mareas son totalmente predecibles.
- También se puede decir que no produce gases de efecto invernadero ni otros contaminantes.
- Se considera una eficiencia de alrededor 80%.
- Tiene bajo costo de materia prima.
- Es silenciosa.
Desventajas
- Su localización: son pocos lugares a nivel mundial.
- El efecto negativo sobre la flora y la fauna.
- El impacto visual.
La energía de biomasa.
Está conformada por los desechos orgánicos generados por los seres vivos y es usada para producir energía. (está relacionado con una unidad de medida de materia orgánica).
Los desechos pueden ser provenientes de la industria agrícola, como el follaje producto de la cosecha, la ganadería (como, por ejemplo, el excremento y orina de los animales) y los residuos urbanos, como la basura orgánica producida por los seres humanos.
Este proceso se lleva a cabo en un lugar conocido como biorrefinería, donde se lleva a cabo la transformación de la energía química disponible.
Ventajas
- Es una fuente de energía renovable.
- Ayuda a reducir volúmenes de residuos con el beneficio de darles un uso extra.
- Se encuentra en grandes cantidades.
- Es bastante económica.
- Puede beneficiar económicamente a los sectores rurales.
Desventajas
- Su alcance es muy acotado.
- Su rendimiento es menor al de otros tipos de fuentes de energía con los combustibles fósiles.
- Se requieren grandes terrenos disponibles para su producción y para su posterior almacenamiento.
- Puede poner en riesgo zonas forestales.
- Su densidad energética es menor a la de los combustibles fósiles.
Energía undimotriz
Consiste en el aprovechamiento de la energía cinética y potencial del oleaje marítimo para la producción de electricidad. El calentamiento desigual de la atmosfera terrestre genera viento y el viento genera olas. Una de las propiedades de las olas es su capacidad de desplazarse a grandes distancias sin perdidas de energia.
Las fuentes de energia sustentable
Energía solar
El sol arroja sobre la tierra cuatro mil veces mas energia de la que consumimos al año. La energia solar se produce recogiendo de forma adecuada la radiacion solar, de donde podemos obtener calor y electricidad, siendo una fuente de energía primaria fundamental para el planeta en todos los sentidos.
Celdas fotovoltaicas: Son dispositivos que convierten la energía solar en energía eléctrica están fabricados con silicio y en algunos casos con arseniuro de galio, una celda solar no genera mucha energía, se deben de colocar en grandes conjuntos que conocemos como paneles solares, estos pueden estar constituidos por 35 celdas solares o más dependiendo de tamaño o de la potencia eléctrica que se requiera alcanzar, dependiendo de cómo se almacene la energía generadas por un sistema de paneles solares estos se clasifican en:
Sistemas aislados: La energía eléctrica generada se guarda en una o varias baterías, utilizándose cuando no se tiene luz solar (Días nublados o en l noche)
Sistemas interconectados: Están conectados a la red eléctrica y tienen la característica de que la energía producida se puede transferir a la red eléctrica local.
México cuenta con 50 parque fotovoltaicos de gran escala, generando una potencia eléctrica de alrededor de 4 mil 549 megawatts. Cuenta con el parque solar más grande de América latina: Planta solar Villanueva en Coahuila con una superficie de 2400 hectáreas.
Ventajas
Es su amplia disponibilidad, ya que incluso en lugares remotos
El suministro puede abastecer un gran número de casas, se necesitan implementar plantas generadoras, que utilizan grandes superficies.
Desventajas
El principal impedimento es económico. (pueden ser muy costosos).
Los colectores térmicos para calentar el agua se han popularizado en los últimos años y tienen precios relativamente altos.
Paneles fotovoltaicos tienen costos elevados (proceso de fabricación)
Los paneles usan químicos tóxicos. (Reciclaje de las celdas es complicado)
Dependen de la cantidad de radiación solar que llegue. (nublado esté el día o niveles de contaminación del aire.
Energía eólica
Es la energia obtenida de la fuerza del viento mediante la energia cinética generada por las corrientes de aire. Se le considera un tipo de energia verde. El aerogenerador produce corriente electrica a partir de la energia cinetica del viento, la cual resulta una energia limpia y menos costosa de producir.
Las turbinas eólicas aprovechan la energía cinética del viento, así un rotor dentro de ellas produce energía eléctrica, proporcionando energía sin necesidad de recurrir a la combustión, se utilizó en la propulsión de barcos de vela, molinos de vientos (Moler granos y semillas), bombeo de agua a través de bombas eólica.
La estructura de un aerogenerador: Torre, un sistema de orientación y un armario de acoplamiento a la red eléctrica, un eje y mando del rotor, y una góndola
Un aerogenerador compensa en menos de un año la energia consumida para su fabricación, teniendo una vida útil de más de 30 años. Cada aerogenerador puede producir la energía eléctrica para cubrir el consumo de unos 2000 hogares.
Los parques eólicos son perfectamente compatibles con las actividades agrícolas y ganaderas que pueden desarrollarse en ese entorno. También pueden crearse parque eólicos marinos ubicados en aguas que no tengan una profundidad mayor a 60 metros. Se requiere una corriente más o menos constante de aire que tenga una velocidad mayor a los 3 metros por segundo y menor a los 24 metros por segundo.
En México hay 14 estados son productores de energía eólica, el laboratorio nacional de energía renovables de EEUU, estima que el país puede producir valores superiores a los 40 mil megawatts, la demanda actual de energía es de 30 mil megawatts.
Ventajas
- Un aerogenerador compensa en menos de un año la ener5gia consumida para su fabricación, teniendo una vida útil de más de 30 años.
- Cada aerogenerador puede producir la energía eléctrica para cubrir el consumo de unos 2000 hogares.
- Los parques eólicos son perfectamente compatibles con las actividades agrícolas y ganaderas que pueden desarrollarse en ese entorno.
- También pueden crearse parque eólicos marinos ubicados en aguas que no tengan una profundidad mayor a 60 metros.
- Se requiere una corriente más o menos constante de aire que tenga una velocidad mayor a los 3 metros por segundo y menor a los 24 metros por segundo.
Desventajas
- No se pueden colocar parques eólicos en cualquier lugar. (Se requiere una corriente más o menos constante de viento, que tenga una velocidad mayor a los 3 metros por segundo, pero que no supere los 24 metros por segundo)
- Deben hacer estudios de impacto ambiental, ya que algunos animales, como insectos, aves y murciélagos llegan a morir al estrellarse contra las aspas de los generadores.
- Disponer sistemas de almacenaje de energía, como baterías, que son costosas y generan residuos altamente contaminantes.
Energía geotérmica
No es mas que el calor interno de la tierra, el cual aumenta a temperatura de las capas de agua mas profundas. Al ascender, el agua caliente o el vapor producen manifestaciones, como los géiseres o las fuentes termales utilizadas para calefaccion desde la epoca de los romanos.
- Este tipo de energía proviene del flujo de calor desde el interior de la Tierra hacia los estratos superiores de la corteza. Frecuentemente, en las capas profundas hay zonas freáticas en las que se calienta agua.
- Al ascender, el agua caliente o el vapor producen manifestaciones en la superficie, como los géiseres o las fuentes termales, utilizadas para baños desde la Antigüedad.
- Este tipo de energía proviene del flujo de calor desde el interior de la Tierra hacia los estratos superiores de la corteza. Frecuentemente, en las capas profundas hay zonas freáticas en las que se calienta agua.
- Un géiser es un tipo especial de fuente termal que emite periódicamente una columna de agua caliente y vapor al aire.
Ventajas la energía geotérmica
- Es una fuente de energía que disminuye la dependencia de los combustibles fósiles y de otros recursos no renovables.
- Se estima que la energía almacenada en un kilómetro cúbico de roca caliente a 205 grados Celsius equivale a 40 millones de barriles de petróleo.
- Los residuos que produce son mínimos y ocasionan menor impacto ambiental que los originados por el petróleo y el carbón.
- Representa un sistema de gran ahorro, tanto económico como energético, y no está sujeta a precios internacionales, siempre puede mantenerse a precios nacionales o locales.
- Es una fuente de energía que no contamina de forma acústica.
- Los recursos geotérmicos son prácticamente inagotables a escala humana.
- El área de terreno requerido por las plantas geotérmicas por megawatt es menor que otro tipo de plantas.
- La emisión de dióxido de carbono, que aumenta el efecto invernadero, es inferior al que se emitiría para obtener la misma energía por combustión, y se puede minimizar aún más el impacto ambiental cuando se reinyecta el agua utilizada.
- Este tipo de energía puede proporcionar calefacción y proveer de agua caliente.
Desventajas la energía geotérmica
- Si no se reinyecta agua, al secarse los yacimientos, se producen algunos microsismos, como resultado del enfriamiento brusco de las piedras calientes.
- Puede producir la emisión de ácido sulfhídrico, que se detecta por un olor a huevo podrido. (Sustancia contaminante y puede llegar a ser letal).
- Pueden contaminar cuerpos de agua próximos con sustancias como arsénico y amoníaco. (Causa un deterioro del paisaje).
- No se puede transportar, a menos que se haga a través de un fluido portador de calor, distinto al de las aguas del acuífero.
Energía hidráulica
Se basa en aprovechar la caida del agua desde cierta altura, es decir la energia potencial, durante la caida, se convierte en cinetica. El agua pasa por las turbinas a gran velocidad, provocando un movimiento de rotacion que finalmnete se transforma en energia electrica por medio de los genradores. El peso de las consideraciones medioambientales y el bajo mantenimiento que precisan una vez esten funcionamiento centran la atencion en esta fuente de energia.
Ventajas que estas instalaciones presentan de las plantas hidroeléctricas
- Pueden operar por periodos de entre 30 y 150 años. (Dependerá del tipo de construcción, su tamaño y de algunas variables ambientales)
- Los costos de explotación y mantenimiento son muy bajos.
- Se trata de una energía renovable de alto rendimiento energético. (energía cinética)
- Es una energía flexible, ya que se puede regular la magnitud del cauce.
- Debido al ciclo del agua, su disponibilidad es casi inagotable, ya que las lluvias estacionales volverán a llenar los embalses o solo se ven afectados en temporadas muy prolongadas de sequía.
- Es una energía limpia puesto que no produce emisiones tóxicas durante su funcionamiento, no quema combustibles, ni produce directamente dióxido de carbono.
- También es una fuente de energía más estable que la solar o la eólica, ya que las presas retienen grandes volúmenes de agua.
Desventajas que estas instalaciones presentan de las plantas hidroeléctricas
- La construcción de grandes presas puede inundar importantes extensiones de terreno, obviamente en función de la topografía de la zona. (Cambios en el ecosistema y modifica la calidad del agua).
- Una planta hidroeléctrica se puede ver afectada enormemente si suceden varias temporadas de sequía.
- Son escasos los lugares en donde se puede construir una central hidroeléctrica.
- Además, actualmente muchas zonas experimentan escasez de agua. Así que embalsar un cuerpo de agua podría afectar varias poblaciones, cortando el suministro del líquido.
- Construir una central hidroeléctrica es muy costoso.