1.- INTRODUCCIÓN A LAS ENERGÍAS

No podemos concebir nuestra sociedad actual sin la palabra ENERGÍA. Pero que es en realidad la energía y por qué se considera de tanta importancia en nuestra sociedad. Desde el punto de vista científico la energía es la capacidad de generar trabajo. La ciencia la considera un concepto de tal importancia que su estudio ha dado lugar a la TERMODINÁNICA. Pero además de las implicaciones científicas, la energía es importante en el mundo tecnológico porque sin ella no se pueden construir máquinas que es la función fundamental de la INGENIERIA. La necesidad de la energía para poner en funcionamiento nuestro mundo hace que sea importante dentro de la política y la economía de cualquier país desarrollado. Desarrollaremos el concepto de ENERGÍA desde el punto de vista tecnológico.
La característica más importante de la energía parece ser su facilidad en transformarse. Esta característica ha dado lugar a la famosa frase:

"La energía no se crea ni se destruye tan sólo se transforma"

A lo que la Termodinámica convirtió en su primer principio:

"Es imposible producir trabajo sin hacer variar la energía"

La expresión matemática de dicho principio da lugar a una función de estado (magnitud cuyo valor sólo depende del estado inicial y final y no del camino recorrido) denominada energía interna (E),  y que de alguna manera refleja las diferentes configuraciones de las moléculas.

ΔE = Q - W

El calor Q, en termodinámica representa todos los tipos de energía y el trabajo W se asocia con el desplazamiento de una fuerza. 

Hemos comentado que existen diferentes tipos de energía y que el calor es sólo una de ellas. En la siguiente tabla recogemos los diferentes tipos de energía, su forma de cálculo y algunas de sus peculiaridades más interesantes.

NOMBRE	DEFINICIÓN	FORMA DE CÁLCULO
MECÁNICA	Es el tipo de energía que se asocia a las fuerzas	E. mecánica= E. cinñetica + E. potencial
CINÉTICA	Es la energía de un cuerpo debido a su movimiento	E. cinética = 1/2 m v 2 ;
POTENCIAL	Energía asociada a la posición de un cuerpo en el espacio. Generalmente por encontrarse en un campo conservativo	E potencial = m g h
ELECTRICA	Energía producida por las cargas electricas, tanto estáticas como en moviento	E = V I t
TÉRMICA	El calor es una forma de energía en tránsito asociada al movimiento de las partículas que forman un cuerpo. Se manifiesta mediante cambios en la temperatura (calor sensible) o cambios de estado (calor latente). Puede intercambiarse mediante conducción (partícula a particula), convección (en fluídos debido a cambios de densidad) o por radiación (como rayos infrarrojos).	E= m cp Δ t E = m L
QUÍMICA	Toda reacción química lleva asociada un intercambio de energía que se conoce como calor de reacción y por ser procesos a presión constante se puede asociar a cambios entalpicos (función de estado temodinámica).	Depende del tipo de reacción química
RADIANTE	Energía asociada con las ondas electromagneticas	Depende del fenómeno electromagnetico
NUCLEAR	La energía propia de la materia  y procesos de fusión o fisión nuclear.	E = m c 2
BIOQUÍMICA	Asociada a procesos biológicos	Depende del proceso

Como cualquier magnitud física la energía precisa de una unidad para su medición. En el caso de la energía dicha unidad es el julio en el Sistema Internacional, pero existen otras unidad de energía que son muy interesantes y frecuentemente utilizadas. La más conocida es la caloría. Una caloría es el calor puesto en juego para elevar un grado centígrado (de 14,5 a 15,5) la temperatura de un gramo de agua. Equivale a 4,18 julios. El kilovatiohora (Kwh) es otra unidad muy conocida. Es la energía correspondiente a una potencia de un Kw durante una hora. Si el Kw=1000 w y la hora a 3600 s, se puede hallar fácilmente la equivalencia en julios, 3,6 millones de julios. Existen otras, como la tonelada equivalente de petroleo, que quizá utilicemos en esta unidad didáctica.

Aunque la energía se pueda transformar existen algunas transformaciones que no son posibles y han dado lugar al segundo principio de la Termodinámica definiendo otra función de estado denominada entropía. La degradación de la energía hace que el rendimiento de las máquinas nunca sea del 100%, aunque algunos motores se acerquen mucho.

Nuestra sociedad y la naturaleza existe gracias a las transformaciones energéticas, por eso la energía es tan importante para nosotros.

ACTIVIDADES

1.- Desde un helicóptero a una altura de 100m, se suelta un objeto de 2Kg. Calcula la energía mecánica, cinética y potencial en los siguientes puntos:
a) Antes de soltar el objeto
b) Cuando está a 50 m del suelo
c) Cuando está a 10 m del suelo
d) Justo antes de impactar.
2.- Una placa de vitrocerámica de 220V por la que circulan 5 A está conectada 2 h ¿Qué energía ha consumido?
3.- Una bombilla conectada a 220 V, con una potencia de 100 W está encendida 3 horas como media al día. Calcula la energía en Kwh y en J, que consume en un mes.
4.- Se dispone de un motor para bombear agua a un depósito que se encuentra a 20 m de altura. Calcula el rendimiento si con 2Kg de combustible suministramos al deposito 50.000 litros. DATOS Poder calorífico del combustible 3500 Kcal/Kg y 1l de agua es 1Kg.
5.- Calcula la variación de energía de un sistema en los siguientes casos:
a) El sistema absorbe 1000 cal y realiza un trabajo de 1500 J
b) El sistema absorbe 700 cal y recibe un trabajo de 40 Kpm
c) Del sistema se extraen 1200 cal.
6.- Un motor de gas de 1,2 CV hace funcionar una grúa. Se desea elevar un peso de 1000 Kg a una altura de 27 m. Calcula el volumen de gas que debe quemar el motor. Datos Poder calorífico del gas 7500 Kcal/m3; rendimiento del motro 15%.
7.- Contesta al siguiente formulario

FORMULARIO