LA ENERGÍA

La energía es la capacidad de un sistema físico para realizar trabajo o producir calor. Utilizamos energía cada vez que realizamos cualquier acción o simplemente para vivir; esta energía la obtenemos mediante la combustión de nuestro alimento mediante complejas reacciones químicas en nuestro organismo. Esta es la energía que está presente en todo ser vivo de la Naturaleza, pero, aún más asombrosa es la inimaginable cantidad de energía que producen infinidad de cuerpos de diferentes tipos en el Universo, como nuestro Sol, del que estamos acostumbrados a abastecernos de forma natural y que hace posible la vida en nustro planeta.

Ya hace mucho tiempo (paleolítico) que el hombre aprendió a abastecerse de la energía térmica y luminosa que le proporcionaba la combustión de madera. Más adelante, nuestros antepasado aprendieron a usar el agua o el viento como fuentes de energía para diversas tareas mecánicas, transformándola en energía mecánica mediante un molino. Incluso se habla de que los egipcios conocían una forma de energía muy especial que foratlecía tanto cuerpos vivos como inertes, al parecer transformándose en materia y que obtenían de la forma y proporciones exactas de sus pirámides de base cuadrada, en especial la de Kefrén; toda nuestar "Gran cultura" no sabe nada de eso todavía y no da otra explicación que la de los mitos y leyendas...

Ha habido muchos avances para mejorar la calidad de vida humana, aunque los principales fueron en los dos últimos siglos, con el descubrimiento de la electricidad. ¿Por qué la electricidad? Bien, partiendo del principio de que todas las formas de energía pueden convertirse en otras formas mediante los procesos adecuados, permaneciendo constante la suma total de energía, la electricidad es la forma de energía más fácil de transformar en otras, ya que todos los aparatos actuales la utilizan para su funcionamiento, ya sea convirtiéndola en energía luminosa, térmica, mecánica, sonora o cualquier otro tipo. Además su control, transporte, seguridad y fiabilidad no dejan mucho que desear. Aunque, ¿quién sabe si en el futuro seguirá siendo la electricidad la forma de energía maestra o bien será otra, conoicida o desconocida?

Muchas personas contribuyeron a lo largo de la historia al conocimiento de la electricidad, pero cabe destacar a Edison, que fue quien en 1.878 consiguió transformar la energía eléctrica en energía luminosa, mediante una lámpara incandescente con filamento de carbono. También fue muy importante Graham Bell, con sus múltiples inventos que se valían de esta forma de energía.

Cada vez es mayor la demanda de energía en el mundo que es relativamente agotable o, al menos lo son las fuentes que más utilizamos actualmente. Por ello se están buscando nuevas fuentes de energía para abastecernos en un futuro a medio plazo.

FUENTES DE

ENERGÍA NO RENOVABLES

Las fuentes de energía no renovables, son aquellas, que por falta de combustible acabarán agotándose algún día. Para transformar estas fuentes de energía en electricidad se utilizan las centrales térmicas y las centrales nucleares.

La central térmica

Las primeras calderas de vapor fueron móviles, como locomotoras y barcos y su energía se utilizaba para el transporte. Pero, en propulsión de vehículos, la máquina de vapor ha cedido el lugar al motor de explosión, entre otros medios. En compensación, las calderas fijas, fuentes de energía industrial, han extendido su hegemonía por todo el mundo.

Los tres elementos esenciales de una central térmica son la caldera, la turbina y el alternador.

La caldera, de grandes dimensiones, es recorrida por kilómetros de tubos donde se vaporiza el agua. Esta caldera quema toneladas de carbón, finamente pulverizado e inyectado por medio de chorros de aire comprimido. El vapor, que sale a una presión de 127 kg por cm, y a una temperatura de 540º C, al expandirse gira la rueda de álabes de la turbina. Luego se enfría, se condensa y regresa a la caldera.

El alternador transforma la energía del movimiento circular de las turbinas en electricidad. Sus arrollamientos se enfrían por medio de hidrógeno a presión. La producción de un solo turboalternador puede alimentar de electricidad a una gran ciudad. Las centrales comprenden varios turboalternadores de igual potencia, que constituyen un grupo capaz de funcionar con autonomía completa. La corriente está dirigida hacia dos juegos de barras: uno, conectado a los aparatos auxiliares propios del grupo, y el otro, conectado a los tarnsformadores de la estación convertidora. Las instalaciones se disponen de modo que permitan la ulterior ampliación del número de grupos sin modificar los elementos básicos ni entorpecer el funcionamiento de los grupos existentes.

La central nuclear

Esta fuente de energía se la debemos a Einstein, con su famosa fórmula E=mc, en la que E es energía, m, masa y c, la velocidad de la luz elevada al cuadrado. Con esta fórmula se puede saber la cantidad de energía que tiene una masa, aunque no todas las masas son válidas para ser transformadas en energía.

La central nuclear sigue el mismo proceso para producir electricidad que la térmica, es decir, vapor de agua que mueve turbinas. La diferencia está en que el calor lo producen las reacciones de fisión nuclear mantenidas en el seno del reactor. Los reactores están constituidos por una masa de grafito perforada por canales verticales en los que son alojados los elementos combustibles. En los canales circula gas carbónico, que evacua el calor producido por el núcleo del reactor, impulsado por unos ventiladores, para cederlo al agua. El conjunto del reactor está alojado en un depósito que mantiene el gas a una presión elevada.

Los reactores emplean como combustible uranio natural y uranio enriquecido en uranio 235. El reactor bombardea el núcleo de un átomo con un neutrón, liberando más neutrones que bombardean cada uno a un nuevo átomo provocando así una reacción en cadena controlada. La bomba atómica sigue el mismo proceso pero con la reacción en plena libertad, liberando así una enorme cantidad de energía. En una central nuclear no se cumple el principio de conservación de la energía ya que se libera más energía de la que había en un principio (primer neutrón), ya que esa energía era antes masa del uranio. La desintegración de 1 kilogramo de uranio 235, libera una energía equivalente a la de la combustión de 3.000.000 de kg de carbón o 1000 megawatios (24.000.000 kwh).

El principal problema de las centrales nucleares es que el combustible (uranio) emite radiacción electromagnética nociva para la salud. Esta radiacción es inapreciable pero causa graves efectos como cáncer o mutaciones, dependiendo de la intensidad y tiempo de exposición, a corto y medio plazo. Cuando el átomo se desintegra, además de energía térmica, produce esta radiacción. Por ello el reactor está muy aislado por gruesos muros de acero y hormigón y los empleados de la central usan trajes especiales anti-radiacción. A pesar de todas las medidas de seguridad, los empleados y habitantes de la zona, son más propensos a desarrollar cáncer que otras personas. Además se tiene miedo de una explosión en el reactor, como la ocurrida en Chernobyl en el año 1.986 y de la que todavía no se conocen las consecuencias a largo plazo. Pero la central nuclear, es segura, siempre que no se abuse de ella y de que tenga todas sus instalaciones en regla y un personal bien cualificado. Hay quien afirma que se ha pasado de su desconocimiento de peligrosidad en sus orígenes, a un miedo injustificado, ya que las centrales térmicas contaminan mucho más.

FUENTES DE

ENERGÍA RENOVABLES

Las fuentes de energía renovables son las que no se consumen a corto ni a medio plazo, y por tanto las más buscadas para el futuro. Las más importantes son las siguientes.

La central hidroeléctrica

En la actualidad, es la única de las renovables que está convenientemente explotada a nivel mundial.

Un molino de agua acciona una dinamo que produce corriente eléctrica: una fábrica que utiliza la energía de un río o de un salto de agua (hulla blanca) para producir energía eléctrica.

Existen dos clases de plantas hidroeléctricas. Unas son las centrales de agua fluente, en las que las crecidas fluviales pueden dar gran potencia mientras que si hay sequía, la potencia puede llegar a ser nula. Las otras disponen siempre de una importante resrva de energía, al almacenar el agua en un gran embalse gracias a una presa. Desde el embalse, el agua desciende a la central por conducciones que suelen tener fuertes pendientes. Estas conducciones desembocan en un colector, que alimenta a las turbinas acopladas al alternador. Una estación transformadora eleva la tensión de la corriente obtenida antes de que esta sea enviada lejos.

La central eólica

Los primeros motores eólicos, es decir, que aprovecharon la fuerza del viento, fueron los molinos, los cuales tenían el inconveniente de la rigidez, la invariabilidad y la envergadura de sus aspas.

En los modernos las aspas de los antiguos molinos, son sustituidas por palas múltiples que recubren casi toda la rueda. Estas palas son parecidas a las hélices de un avión. Pero el viento es inconstante, y el uso del motor eólico se reduce a la tarea de elevar agua intermitentemente, o acoplado a pequeños generadores, a la de recargar los acumuladores que utilizan los agricultores. Además, aunque el viento es gratis, el proceso de obtención es costoso, y por ello los motores eólicos producen una energía a un precio mayor que la de la electricidad de las redes de distribución.

Para poder sacar más provecho al viento, en algunos países, como EE.UU., se han instalado aerogeneradores experimentales gigantes. Uno de ellos, que está provisto de una hélice de dos palas, fabricada con una aleación liviana, con un diámetro de 52 m, es capaz de girar a razón de 29 vueltas por minuto y mover un alternador que desarrolla una potencia de 1.000 kw.

Tarifa fue, en 1.981, el primer lugar de España en donde comenzó a explotarse la energía eólica de forma industrial. Ahora es un de los mayores de Europa y Andalucía se coloca en un lugar privilegiado en cuanto a uso de energía eólica.

Un pequeño fallo de esta energía es que da muerte a muchas aves en peligro de extinción.

La central mareomotriz

Una de las centrales mareomotrices más importantes en la ctualidad es la del estuario de Rance, en Francia. Se eligió este lugar debido a sus fuertes mareas. El embalse creado tiene un volumen de 184 millones de metros cúbicos y se extiende por 20 km. La central se sitúa junto a la parte más profunda del río, en un túnel de hormigón de 386 m. La gran innovación de esta central respecto a sus predecesoras es la instalación d etipo bulbo, que utiliza al máximo las posibilidades que ofrecen las mareas. Cada grupo está formado por una turbina de cuatro palas orientables acopladas al alternador. Funcionan ambos dentro de un cráter metálico en forma de ojiva.

La central mareomotriz de Rance, que tiene una potencia de 24.000 kw, además del importante aporte de electricidad, representa una contribución decisiva a la economía regional. Las investigaciones que promovió su creación, han sido las más fructuosas, de la construcción de estructuras de hormigón dentro del mar y de los estudios sobre, la resistencia de los metales a la corrosión marina. Asimismo, hizo evolucionar la técnica de los grupos de bulbos, que ahora se utilizan en el equipo de centrales con poca altura de caída, situadas en ríos de gran caudal, como el Ródano y el Rin.

La central solar

Estas centrales son de las que más futuro tienen. Ya hay en muchos lugares casas o fincas enteras particulares alimentadas por energía solar, que las células fotovoltaicas transforman en electricidad, aunque no se puede almacenar demasiada. Su utilización industrial, no está todavía muy desarrollada debido al problenma del almacenamiento.

Desde junio de 1.994, España dispone de una de las mayores centrales fotovoltaicas de Europa. Está situada en Toledo y dispone de paneles móviles que se inclinan, siguiendo el movimiento del Sol.

Otro tipo de centrales solares, menos costosas y probablemente más fiables y adecuadas para la producción industrial, pero muy poco desarrolladas, son las que emplean grandes espejos convergentes que calientan agua en un depósito para que se evapore y mueva las turbinas del generador eléctrico activando el proceso que ya conocemos.

La central geotérmica

La central geotérmica aprovecha el calor interno de la Tierra para vaporizar agua que mueve turbinas. Las centrales geotérmicas se localizan en zonas volcánicas. En el aprovechamiento de esta fuente, Francia es una nación importante entre los países desarrollados. Sin embargo, su uso es mayor entre los países subdesarrollados: genera el 21% de la electricidad en Filipiinas, el 18% en El Salvador, etc.

Existen, por otra parte, grandes lugares propicios, aún sin explotar en la India, Thailandia, Bolivia...

Fusión nuclear

Es una de las fuentes de energía con más futuro. Tanto o más potente que la central nuclear de fisión de elementos pesados, no es contaminante.

La unión de dos núcleos de elementos ligeros, produce una gran energía, como consecuencia de la pérdida de masa. Esta fusión ocurre de forma constante e increiblemente violenta en las estrellas, incluyendo nuestro Sol. Los núcleos que intervienen en la fusión son isótopos del hidrógeno, concretamente deuterio y tritio, y el producto resultante es helio. El deuterio se puede obtener del agua del mar.

Esta energía está en fase experimental porque la fusión de núcleos ligeros presenta grandes dificultades, ya que se deben contrarrestar las repulsiones eléctricas de dos núcleos con cargas iguales, lo que exige elevadísimas temperarturas, difíciles de mantener de forma durable. Hasta ahora la fusión sólo se ha podido obtener de forma incontrolada por explosión de una bomba de hidrógeno, con previa explosión de una bomba atómica de fisión para su activación. Para conseguir la fusión controlada se tarbaja en el interior de campos magnéticos extensos y a tan elevadas temperaturas que el material se halla en estado de plasma.

Biomasa

La biomasa es el conjunto de residuos agrícolas e industriales que produce la Humanidad y que se podrían aprovechar para la producción de energía, deshacíendonos así de dos problemas a la vez. Este método no tiene sentido en países subdesarrollados ya que apenas producen, pero tiene un gran futuro en los países desarrollados.

SOLUCIONES

Debemos tomar conciencia de la situación de las energías no renovables y procurar gastar sólo la energía necesaria, al menos hasta encontrar una fuente de energía renovable lo suficientemente segura, limpia, barata y fiable. No nos va a afectar a nosotros ese problema pero es una actitud muy egoísta pensar sólo al corto plazo de nuestra vida. Durante 300.000 años, el hombre ha estado en la Tierra y de todos estos antepasados, hemos heredado un mundo limpio y con recursos. Es la sociedad de este siglo la que lo está cambiando, para mejor a corto plazo, y a la vez lo está destruyendo para las generaciones futuras. Parece insignificante el hecho de dejar una luz encendida, o derrochar alguna materia prefabricada, pero en todo ello se pierde energía y se contamina más la Tierra y si todos lo evitamos, podremos dejar a nuestros descendientes un mundo como el que nos han dado nuestros antepasados.

BIBLIOGRAFÍA

-Enciclopedia Encarta 97 Microsoft

-Diccionario enciclopédico Larousse

-Atlas de física y química S.M.

-Gran enciclopedia Durván

-Enciclopedia ¿Dime...? Arges

-Átomos y energía S.M.

-Geografía 3º E.S.O. Anaya