Que es la Energía y Tipos de Energía que Existen.

Que es la Energía y Tipos de Energía que Existen.
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Concepto de energía


 

La energía producida por un rayo puede llegar 200.000 amperios y 100 millones de voltios y calentar el aire que le rodea hasta 20.000º C.
La energía producida por un rayo puede llegar
200.000 amperios y 100 millones de voltios y calentar el aire que le rodea hasta 20.000º C. WIKIPEDIA

Definir el concepto de energía y de los tipos de energía que existen sin hablar de la fuerza y el trabajo que es capaz de realizar un cuerpo,  se convierte en una tarea complicada por no decir altamente difícil.  Como su propio concepto y definición oficial dice, todo tipo de energía se trata de una magnitud física que responde a la capacidad de cuerpos o sistemas para realizar un trabajo, que adapta distintas formas e incluso se puede transformar.

La energía es un concepto que realmente se puede medir cuando algo sucede, no se puede definir exactamente como un objeto físico, como pudiera ser un coche que lo podemos precisar como un vehículo automóvil de tamaño pequeño o mediano destinado al transporte de personas y con capacidad no superior a nueve plazas o como podemos definir una silla, que es un asiento con cuatro patas normalmente y en la que se puede sentar una persona., pero el concepto de energía es diferente, no sería posible definirla por sí sola, puesto que su concepto como magnitud física se refiere a la propiedad que puede ser medida, pero y si esa energía se mantiene en reposo, cómo la medimos, cómo la definimos.

La energía se trata de una medida abstracta que solamente surge cuando ocurre algo, cuando ocurre un suceso, que no se puede crear pero sí transformar, sirve para medir las variaciones producidas en un sistema y si no hay un proceso no se puede definir, es una medida abstracta para describir variaciones en los sistemas.

 

Pensemos en un ejemplo, para tener un concepto más claro de la energía y los diferentes tipos de energía que existen.


Pensemos en un niño, un padre y un parque infantil. El niño observa un columpio y le pide al padre que le suba a la sillita del columpio y le empuje para poder columpiarse. Pues bien, el padre tiene que coger al niño que no llega hasta la silla con lo cual tendrá que emplear un tipo de energía, concretamente energía mecánica. Pero, puesto que la energía ni se crea ni se destruye, de ¿dónde procede esta energía mecánica empleada por el padre para subir a su hijo? Pues proviene de la energía química producida por la comida que ha ingerido previamente, ya sea ensalada, carne, pescado, lo que sea.

En última instancia, tanto la ensalada, como la carne de la vaca, cerdo o lo que haya comido el padre y que le proporciona la fuerza procede del sol, mediante su energía calorífica y sus radiación solar que incide sobre las plantas, logrando que crezcan proporcionando alimento a los animales que después proporcionarán alimento al padre.

Pues bien, qué otros tipos de energía podemos observar en esta historia y que actúan una y otra vez, transformándose continuamente en una y otra clase de energía. Una vez que el niño se encuentra en movimiento, subido en la silla del columpio, adquiere por un lado energía de movimiento o energía cinética. Cuando llega hasta el punto en el que el niño se detiene para  volver en el sentido contrario, adquiere una energía que se deriva de la posición de un objeto y que se denomina energía potencial.

Niña columpiándose posee energía cinética al moverse, energía potencial en función de su posición. WIKIPEDIA

Mientras que el niño continúa moviéndose en el columpio, el padre para que no se detenga la sillita necesita seguir empujándola debido al rozamiento continuo que sufren los soportes de la cadena que sujeta la sillita contra la estructura del columpio, aparte claro está de la fuerza de la gravedad de la tierra que busca constantemente el equilibrio, transformando esa energía aportada por el padre en otro tipo de energía llamada calorífica.

Al final de todo el proceso, la energía que proporciona la alimentación es transformada en energía calorífica al menos parte de ella.

Por otro lado, tenemos la energía eléctrica, producida como consecuencia de las cargas que se producen al trascurrir  los portadores de energía negativa entre las partículas portadoras de energía positiva. A esta energía eléctrica se la denominará energía estática si las cargas se encuentran en reposo y corriente eléctrica  si se encuentran en movimiento. Esta corriente eléctrica se la puede transformar también fácilmente a través de los distintos electrodomésticos en otro tipo de energías, incluida la calorífica, calentando agua, café o lo que deseemos.

De dónde procede la energía eléctrica


La energía eléctrica es un tipo de energía que se puede conseguir de múltiples formas. Podemos obtenerla mediante el movimiento del agua, el cual puede accionar una turbina, transformando energía en movimiento en corriente alterna, la cual aprovechamos de forma tan simple como es enchufando un enchufe y volviéndola a transformar de otro tipo de energía.

La energía eléctrica se trata de un tipo de energía ordenada en contraposición por ejemplo con la energía calorífica que se considera energía primaria y la cual podemos aprovechar para usar a nuestro antojo haciendo funcionar nuestros aparatos eléctricos. Un ordenador, una tablet, un radio CD, necesita energía eléctrica para funcionar correctamente, no podemos usar energía calorífica  para su funcionamiento. No funcionaría ningún aparato eléctrico si le proporcionáramos mucho calor o energía calorífica o la moviéramos muy rápidamente para que adquiriera energía cinética por ejemplo.

Lo mismo sucede con las personas, necesitamos energía para vivir, para movernos, para pensar, para realizar  cualquier actividad y esta energía que necesitamos se consigue con la energía química que proporcionan los alimentos que ingerimos.

El tipo de energía más primitiva que existe es la calorífica, donde existe muchísimo calor, sólo existe esta forma de energía. Con temperaturas menos elevadas como la que te tenemos en nuestro planeta podemos observar y diferenciar otras clases de energías y no solamente aquella de primer nivel como es la calorífica.

La energía calorífica procedente del sol es la fuente primaria de la cual proceden el resto de fuentes de energía. PIXABAY
La energía calorífica procedente del sol es la fuente primaria de la cual proceden el resto de fuentes de energía. PIXABAY

Hoy en día necesitamos cada vez más cantidad de energía y ésta energía la podemos obtener de diferentes formas. Una de estas formas es obteniéndola directamente con la que nos proporciona el sol, transformándola mediante paneles solares. Esta energía que recibimos del sol se produce en primera instancia directamente mediante la fusión de átomos de hidrógeno convirtiéndose en átomos de helio.

Es tan enorme la energía producida en el sol, que incluso con la ínfima parte de la que se produce y que llega hasta nuestro planeta, sería la suficiente para cubrir nuestras necesidades si lográramos transformarla en energía eléctrica utilizable para nuestros sistemas, vital para las personas.

El principio de conservación de la energía dice que en un sistema la energía permanece constante, ni se crea ni se destruye. Esto es fundamental para la física, así por ejemplo, en un sistema donde la energía aplicada no es igual a la energía resultante, sabemos que parte de la misma ha sido transformada en otro tipo de energía.

Es un hecho que la energía producida en una planta de producción eléctrica no es la misma que la que llega finalmente hasta nuestros hogares o fábricas. El sistema sufre pérdidas de energía perfectamente cuantificable y medible, todo ello gracias a este principio de conservación de la energía.

 

¿Qué sucede en un sistema en el que la energía

está distribuida de forma regular?


Pues sencillamente que no pasa nada, debe haber diferencias de energía para que algo suceda. Un ejemplo sencillo sería dos objetos situados en contacto con diferente temperatura. Aquí puesto que la energía calorífica que acumulan ambos cuerpos es diferente, entre ambos comenzaría un intercambio de energía hasta que se igualaran su temperatura y una vez conseguido esto, dejaría de haber intercambio de energía.

Si calentamos uno de los objetos, la energía comenzaría de nuevo a circular del uno a otro, esto sucedería siempre así en todo sistema cerrado de energía hasta encontrar el equilibrio energético.

Un ejemplo de sistema abierto de energía sería por ejemplo el ser humano y todos los seres vivos en general. Aquí la energía fluye, entra y sale sin llegar a equilibrar la temperatura o densidad de nuestro cuerpo con el universo que nos rodea, no estamos en equilibrio puesto que estamos vivos y un sistema en equilibrio es un sistema muerto. Transformamos la energía en nuestras células y la utilizamos en el funcionamiento de nuestro organismo.

Dependemos totalmente de la energía que recibimos del universo y concretamente del sol.

 

¿Dónde se encuentra la energía?


Calor, luz, electricidad, movimientos, sonido, fuerzas nucleares, todo es energía, incluso todo lo que vemos está compuesto de energía y sin embargo la energía en sí misma no podemos verla, aunque si medirla y transformarla.  El hombre cada vez necesita más y su obtención se ha convertido en algo primordial para nuestros días.

Al principio, el hombre solamente era capaz de utilizar la energía que obtenía de su cuerpo. Con el tiempo, consiguió aprovecharla mejor mediante el uso de herramientas y la utilización para provecho propio de la energía que proporcionaban otros seres vivos.

Posteriormente aprendió a obtener la energía calorífica mediante el fuego, inventó máquinas utilizando como combustible la madera y el carbón y hoy en nuestros días, nuestra principal fuente de energía es el petróleo.

El petróleo es el tipo de energía más utilizada en la actualidad. WIKIPEDIA
El petróleo es el tipo de energía más utilizada en la actualidad. WIKIPEDIA

 

Fuentes de energía ¿de dónde procede la energía?


Partimos de la base de que en todo el universo, los cuerpos se encuentran experimentando continuos cambios. Todos los cuerpos modifican constantemente sus características, ya sea su posición, su estructura o su temperatura. Para todos estos cambios se necesita energía. Todo lo que vemos es energía y sin embargo no podemos verla como tal, resulta paradójico.

En nuestro planeta, nuestra principal fuente de energía es el sol,  aunque solo recibimos media diezmillonésima parte de la radiación solar,  lo que supone más de la energía que producimos con las demás fuentes de energía como son el carbón, el petróleo, etc. El calor que aporta el sol calienta el suelo y los mares, produciendo corrientes de aire al no calentar todas las partes del planeta por igual.

También produce la evaporación y precipitación del agua, produciendo y posibilitando también la fotosíntesis de las plantas, lo que constituye la base de la alimentación de los seres humanos y del resto de animales y seres vivos.

Fuente de imagen: La energía se encuentra en todos los cuerpos por el simple hecho de existir, de su posición, de su composición química y esa energía puede transformarse en otro tipo de energía para poder ser usada. staticflickr.com
Fuente de imagen: La energía se encuentra en todos los cuerpos por el simple hecho de existir, de su posición, de su composición química y esa energía puede transformarse en otro tipo de energía para poder ser usada. Staticflickr.com

Por otra parte, las fuentes de energía más utilizadas por el hombre como son el carbón y el petróleo, vienen posibilitadas gracias a la acción de la energía que recibimos del sol y el trascurrir de miles de años e intensas presiones y temperaturas, que han posibilitado la creación del petróleo, principal fuente de energía en nuestros días.

Otra fuente inagotable de energía que tenemos en la tierra y que no utilizamos todo lo que deberíamos es la producida por la Luna. Las diferentes posiciones y órbitas que describe posibilitan la creación de mareas y movimientos continuos en nuestros mares. Hay otras fuentes de energía también inagotables en la tierra como son el calor interno de la tierra, el movimiento de rotación, etc.

 

Tipos o Clases de Energía.


 

La principal clasificación que se puede hacer de los tipos de energía existentes en la naturaleza utilizadas por el hombre son en Energías Renovables y las Energías No Renovables.

 

¿Qué son y qué Tipos de Energía Renovables hay?


Las energías renovables son aquellas que se obtienen de la naturaleza y son inagotables. Tipos de estas energías son las que provienen de la radiación solar, la fuerza gravitatoria de la luna o las producidas por nuestro planeta con su rotación o calor interno como anteriormente se ha indicado. Pero qué fuentes de energía existen.

#1 Energía Hidráulica.

El agua en movimiento posee energía cinética que puede ser transformada en otro tipo de energía. WIKIPEDIA
El agua en movimiento posee energía cinética que puede ser transformada en otro tipo de energía. WIKIPEDIA

Es la energía que se obtiene como consecuencia de la transformación de la energía cinética y energía potencial existente en las corrientes de agua dulce y mareas de los mares y océanos. Se trata de una energía renovable en todos los casos, puesto que el agua se encuentra continuamente en movimiento, aunque dependiendo de su impacto ambiental se consideraría esta energía verde o no, así por ejemplo, una presa hidráulica no se consideraría verde por su impacto ambiental.

Las ventajas que presenta este tipo de producción energética son primero su coste ecológico, puesto que no producen dióxido de carbono, tan perjudicial para el ser humano y también su menor coste económico, ya que la vida productiva de las centrales hidráulicas es mucho mayor que el de las térmicas, así como el combustible usado que en este caso se trata del agua cuyo coste es menor que el usado en otra clase de centrales de producción energética.

La energía hidráulica también presenta algún tipo de desventaja apreciable como es el impacto ambiental que supone la construcción de presas y embalses, la destrucción del ecosistema de los ríos, puesto que el agua que sale a través de las turbinas y sigue su curso  no dispone del sedimento necesario para conservarlo. Además están las grandes extensiones de terreno inundadas y que suponen un doble coste ambiental y económico.

 

#2 La Energía Solar.

Los rayos del sol poseen energía que puede ser transformada o aprovechada directamente.
Los rayos del sol poseen energía que puede ser transformada o aprovechada directamente. WIKIPEDIA.

 

La energía solar es un tipo de energía renovable producida por los rayos de sol que inciden sobre la tierra. El sol es una estrella de tamaño medio que produce constantemente un inmenso calor concretamente, aproximadamente unos 10 millones de grados Celsius en su centro,  producida como consecuencia de la fusión nuclear de sus átomos de hidrógeno en átomos de helio.

Una gran cantidad de esta radiación producida es irradiada al exterior y una parte pequeña de estas radiaciones inciden sobre nuestro planeta, aproximadamente unos ocho minutos después y de haber recorrido unos 158 millones de kilómetros aproximadamente que nos separan.

Es tal la cantidad de energía solar que recibimos que en dos semanas recibimos más de la energía producida por todas las reservas existentes en la tierra de carbón y petróleo.

Uno de los mayores inconvenientes que presenta este tipo de energía, es que se trata de una energía intermitente, lo que significa que el sol no se encuentra constantemente proporcionando luz y calor. Esta clase de energía se produce solamente durante el día y en siempre y cuando no haya nubes que impidan que su luz incida en la superficie. Por ello la energía solar debe almacenarse.

Existen variadas formas de almacenamiento de este tipo de energía que desarrollaremos en otros artículos pero básicamente podemos resumirlas en dos.

Por un lado está el almacenaje y conservación del calor producido por los rayos del sol como son los invernaderos o los dispositivos de almacenamiento de agua caliente y por otro lado tenemos el almacenaje de la electricidad producida por paneles solares fotovoltaicos en baterías por ejemplo.

Se espera que para el año 2030, dos tercios de la energía producida por el hombre provenga de este tipo de energía, unas proyecciones bastantes optimistas dado el ritmo con el cual se está implantando esta clase de energía.

 

#3 Definición de Energía Eólica

La energía eólica ha sido usada por el hombre desde siempre para aprovechamiento propio. Hoy en día la energía eólica es mayoritariamente transformada en energía eléctrica. FLICKR.
La energía eólica ha sido usada por el hombre desde siempre para aprovechamiento propio. Hoy en día la energía eólica es mayoritariamente transformada en energía eléctrica. FLICKR.

La Energía eólica es la energía producida por dispositivos adaptados para transformar la energía cinética que presentan las corrientes de aire en otro tipo de energía útil para el hombre como es la electricidad.

Como la mayoría de tipos de energías renovables que existen, la energía eólica también tiene como fuente de energía primaria el sol y esta clase de energía no iba a ser menos. Las corrientes de aire que existen en nuestra atmósfera vienen producidas por la diferencia de temperaturas que se producen en su interior debido a la radiación solar que incide en nuestro planeta. Las corrientes de aire tienden a desplazarse a mayor o menor velocidad desde las zonas de altas a las bajas presiones atmosféricas.

La fuerza que ocasiona este tipo de movimientos atmosféricos es la que se aprovecha a través de los aerogeneradores o comúnmente llamados molinos de viento para que a través del movimiento de sus aspas producir el movimiento de una turbina con la cual se obtiene la energía o corriente eléctrica.

Esta clase de energía es de las energías con más potencial de crecimiento dentro de las energías renovables, puesto que es una fuente inagotable. Siempre habrá zonas con diferentes presiones atmosféricas que producirán corrientes de aire para mover los aerogeneradores.

El total de energía que es capaz de producir un aerogenerador es directamente proporcional a la longitud de sus aspas, a la densidad del aire y velocidad del mismo, aparte del relieve del terreno donde se encuentran instalados que también influye.

Según estimaciones realizadas se estima que la cantidad de energía acumulada en nuestra atmósfera a través de movimiento del aire representa hasta un 200 por ciento de la cantidad de energía consumida por todos los países del planeta juntos.

A través del siguiente cuadro podemos observar la evolución de capacidad eólica mundial total instalada entre 1996-2012 [MW]. Fuente: GWEC.

 

#4 Energía extraída de la biomasa.

 La biomasa ha sido desde la siempre la fuente de energía más usada por el hombre para uso doméstico, proporcionando energía calorífica para calentar sus hogares y para cocinar alimentos sobre todo.
La biomasa ha sido desde la siempre la fuente de energía más usada por el hombre para uso doméstico, proporcionando energía calorífica para calentar sus hogares y para cocinar alimentos sobre todo.

Según el diccionario de la RAE define este tipo de energía como, “La biomasa es la cantidad de materia acumulada en un individuo, un nivel trófico, una población o un ecosistema“.

Viene producido por materia orgánica de origen vegetal y animal y su transformación a través de su transformación natural o artificial. Partimos de la base de que el valor energético que aporta la biomasa viene determinado por el calor y la electricidad producida como consecuencia de su combustión, digestión anaerobia, gasificación y pirolisis.

La biomasa puede ser usada directamente como combustible, de hecho es una de las fuentes de energía de la que depende gran parte de la población mundial, puesto que es utilizada para calentar hogares, agua, para preparación de alimentos y demás usos a diario.

De hecho se considera una energía renovable siempre que se consuma con moderación y sea repuesta a tiempo para volver a ser usada. Este tipo de energía a gran escala se está convirtiendo en un problema de primer orden por ser la causa de la deforestación de bosques, pérdida de biodiversidad y contaminación de aguas.

A través de la biomasa se preparan otros tipos de combustibles líquidos y gaseosos como el metanol, el etanol e incluso el biogás, consiguiéndose este último mediante la descomposición de materiales orgánicos en depósitos especiales llamados digestores. Dentro de estos depósitos y gracias a la descomposición de los mismos se producen gases los cuales pueden ser almacenados y reutilizados.

Este gas producido o biogás, aunque produce Dióxido de Carbono en su combustión, su nivel de azufre es mucho menor en comparación con la quema de otros combustibles de carbono.

La biomasa está constituida específicamente por los residuos procedentes de las actividades agrícolas, ganaderas y forestales, así como los subproductos de las industrias agroalimentarias y de transformación de la madera.

Están, además, los llamados cultivos energéticos para la producción de biomasa lignocelulósica, orientada a su aplicación mediante combustión o gasificación.

A través del canal audiovisual del Instituto para la Diversificación y Ahorro de la energía nos ofrece un video explicativo sobre este tipo de energía, puede verlo si lo desea haciendo clic en el siguiente enlace, video.

#5 Energía Geotérmica

El subsuelo posee calor y esa energía calorífica puede ser aprovechada en otras calses de energía para ser usadas por el hombre. WIKIPEDIA.
El subsuelo posee calor y esa energía calorífica puede ser aprovechada en otras calses de energía para ser usadas por el hombre. WIKIPEDIA.

Como energía geotérmica entenderemos aquella clase de energía que se obtiene mediante el aprovechamiento del calor interno de la tierra, de hecho la palabra geotérmica procede del griego geo “tierra” y Thermos, “calor” lo que significa literalmente “calor de la Tierra”.

Se trata de un tipo de energía que no ocasiona casi residuos ni impacto ambiental como ocasionan el petróleo, carbón y otros combustibles fósiles. Además se trata de un tipo de energía que suministra un gran ahorro económico al originarse a través del calor que ya existe en el interior de nuestro planeta, por lo que no resulta necesaria la combustión de ningún otro combustible fósil o no, con el consiguiente aumento de costes.

Se trata de la única clase de energía renovable cuyo origen no es la radiación solar, ya sea directamente como la solar térmica y fotovoltaica o de forma indirecta como la energía eólica, hidroeléctrica o la biomasa.


 

Los tipos de energías renovables vienen determinadas por el elemento del cual se obtienen, así las podemos clasificar en función de si se obtienen a través de la fuerza que presenta el agua en movimiento, a través de las corrientes de vientos en la atmósfera, la energía que se deriva del calor del interior de la tierra o la principal de todas ellas y más extendida que es la que nos proporciona la radiación solar.

Una vez que hemos enumerado las cuatro formas de las cuales se obtiene la energía renovable, podemos subdividirlas a su vez en otras categorías. Así por ejemplo, la energía que se deriva de la fuerza que proporciona el moviendo del agua, la podemos dividir en energías procedentes del mar con las que obtenemos energía mareomotriz y energía hidroeléctrica que se obtiene de las corrientes de agua que no provienen de los océanos. La energía que obtenemos de la tierra la podemos subdividir a su vez también en energía obtenida mediante biomasa, biocarburantes y geotermia, refiriéndose esta última a la que se encuentra almacenada bajo la superficie terrestre en forma de calor y ligada a volcanes, aguas termales, fumarolas y géiseres.

Por último la energía que aporta el sol, la podemos clasificar en tres tipos de energía, siendo estas la energía Solar térmica, energía Solar fotovoltaica y energía Solar Termoeléctrica.

 

¿Qué  otros tipos de Energía No Renovables Existen?


Dentro de las fuentes de energías existentes, para la obtención de otra clase de energía, ya sea eléctrica, calorífica, de movimiento o cualquier otra, tenemos las  energías no renovables o también llamadas energías convencionales. Son fuentes de energía limitadas en la naturaleza y que no pueden ser sustituidas.

Dentro de este tipo de energías podemos distinguir dos clases diferenciadas, las cuales las constituyen las fuentes de energía constituidas  por los combustibles fósiles como son el petróleo, el gas natural y el carbón y por otro lado tenemos la energía nuclear, formada por materiales químicos capaces de producir energía mediante la fisión y la fusión nuclear.

 

Todos ellas son tipos de energías no renovables. Aunque el grado de residuos que dejan al ser usadas todas ellas no son las mismas, la energía generada a través de ninguna se la considera energía verde.

¿Qué otros tipos de energía existen?


 

La energía se puede manifestar de multitud de formas diferentes, en función de la velocidad, temperatura o estado de un cuerpo, siendo las clases de energía no  más importantes las siguientes.

  •  Energía Mecánica.

Viene definida por la capacidad que tiene un cuerpo con masa de realizar un trabajo, por lo que será la suma de la energía cinética y energía potencial de un cuerpo en movimiento.

  • Energía Cinética.

La energía cinética viene definida por el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de masa dada desde el reposo hasta la velocidad que posee. Esta energía permanece constante mientras la velocidad y la masa del objeto se mantenga constante.

  • Energía Potencial.

La energía potencial es un tipo de energía que viene determinada por la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo en función de su posición y configuración.

  • Energía Nuclear.

La energía nuclear es una fuente de energía que se obtiene mediante la fisión nuclear o fusión nuclear de elementos radiactivos como el uranio y el  plutonio aunque puede ser producida mediante la fusión de otros tipos de elementos como son el  torio-232,  el estroncio-90 o el polonio-210 (232Th, 90Sr, 210Po; respectivamente).

 

Conclusión Final


La energía la podemos definir como una magnitud física que se presenta  físicamente bajo diferentes formas. Todos los cambios físicos que afectan de un cuerpo cualquiera se encuentran asociados a la energía. NO puede ser creada aunque si puede transformarse y trasmitirse entre cuerpos y sistemas, por lo que todo cuerpo puede tener energía manifiesta según su estado, ya sea posición, velocidad, temperatura, etc. Además todo definición que intenta describir la energía está necesariamente relacionada con el concepto trabajo.

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