energía y sociedad
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Energía y SociedadTRANSCRIPT
MSC. ING. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
INGENIERÍA ENERGÉTICA
Módulo: II Unidad: I Semana: 1
ENERGÍA Y SOCIEDAD
02/04/2015MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
ORIENTACIONES
En este primer capitulo se conocerá el
origen de la energía, su definición, unidad de
medida y su clasificación.
Además podremos adquirir valoraciones
practicas de las actividades cotidianas
asociadas al uso de la energía.
02/04/2015
MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
CONTENIDOS TEMÁTICOS
02/04/2015
• Objetivos
• Definición
• Clasificación
• Unidades energéticas.
• Fuentes energéticas.
• Procesos de conversión de energía.
• La energía y las sociedades.
MSc. Ing. Jorge Luis Rojas Rojas
PROPÓSITO
1.Tener claro los conceptos de energía,
potencia, trabajo y calor.
2.Adquirir valoraciones practicas de los
consumos energéticos y potencias
asociadas a actividades cotidianas.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
DEFINICIÓNLa palabra energía viene del griego
“energos” y significa actividad. Todos
utilizamos con frecuencia esta
palabra, pero su definición no es
sencilla.
Se puede decir que
energía es la
capacidad de
producir un trabajo.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
DEFINICIÓNLa energía indica la capacidad de un
cuerpo o sistema para producir
transformaciones en ellos.
En las ciencias físicas y naturales, así
como el de la tecnología es un
fenómeno misterioso del cual se
conoce y se comprende sus efectos
pero no su naturaleza originaria.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
DEFINICIÓNUno de los principios fundamentales en
este campo es que la energía ni se
crea ni se destruye. Sólo se transforma.
“ley de
conservación
de la
energía”
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
CLASIFICACIÓNGeneralmente se asocia la energía
con las fuentes utilizadas para su
generación así tenemos:
1.Energía térmica.
2.Energía química.
3.Energía luminosa.
4.Energía eléctrica.
5.Energía radiante.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
CLASIFICACIÓN6. Energía mecánica.
7. Energía solar.
8. Energía nuclear.
9. Energía geotérmica.
10.Energía eólica.
11.Energía de las olas y las mareas.
12.Energía procedente de la biomasa.
13.Energía hidráulica.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
CLASIFICACIÓN14.Energía gravitacional.
15.Energía procedente de los
combustibles fósiles ( petróleo, gas y
carbón).
Muchos de estos
grupos se
superponen y se
mesclan entre si.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
MANIFESTACIONES DE LA ENERGÍA
Con el objeto de estudiar la energía en
mecánica se puede clasificar en dos
grandes grupos:
1.Energía cinética.- es la energía
desarrollada por los cuerpos, partículas u
objetos en movimiento.
2.Energía Potencial.- es la energía de los
cuerpos en reposo y que dependen de
la posición que ocupan.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
ENERGÍA CINÉTICA
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
ENERGÍA CINETICA
Energía Química
Energía Mecánica
Energía Almacenada
Energía Nuclear
Energía Gravitacional
ENERGÍA CINÉTICAEnergía cinética.- proviene del griego
“kinos” que significa velocidad.
Para que un cuerpo se mueva es
necesario aplicarle
Una fuerza, pero
además es
necesaria la masa
del objeto.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
ENERGÍA POTENCIAL
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
ENERGÍA POTENCIAL
Energía Eléctrica
Energía Radiante
Energía Térmica
Energía sonora
ENERGÍA POTENCIAL
Frecuentemente se asigna a la energía
potencial como la energía
almacenada en función de su
situación en la pendiente. Pero la
palabra potencial también suele
usarse para describir cualquier tipo o
especie de energía latente o
almacenada.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
ENERGÍA TÉRMICA
•Por ejemplo: al calentar
agua en una cocina de gas
se transmite calor desde el
gas al agua que llegara a
hervir (100° C)
También llamada calor, es la energía
interna de las sustancias generada por
la vibración y el movimiento de los
átomos y moléculas componentes de
todos los cuerpos.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
ENERGÍA TÉRMICA
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
CENTRAL TÉRMICA DE CARBÓN
ENERGÍA QUÍMICA
• A las reacciones que
emiten calor se les llama
exotérmicas y a las que
absorben calor se les
llama endotérmicas.
Es la que se libera al romper los enlaces
que mantienen unidos a los átomos y
moléculas de una sustancia.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
ENERGÍA LUMINOSALa energía lumínica es la fracción percibida
de la energía transportada por la luz y que se
manifiesta sobre la materia de distintas
maneras, las mas común es que se desplace
como una onda e interactúe con la materia
de forma material o física.
La energía lumínica
es de hecho una
forma de energía
electromagnética.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
ENERGÍA ELÉCTRICA
Este tipo de energía es consecuencia
del movimiento de los electrones que
al ir cargados negativamente
producen cargas eléctricas, al aplicar
una fuerza que mueva los electrones se
genera electricidad que puede ser
canalizada mediante un cable o
almacenado en una pila.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
• La energía eléctrica puede transformarse
en muchas otras formas de energía, tales
como la energía luminosa o luz, la energía
mecánica y la energía térmica.
ENERGÍA ELÉCTRICA
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
ENERGÍA RADIANTELa energía radiante es una cantidad
objetiva que depende sólo de la
intensidad y el color de la luz. La potencia
lumínica asociada a una fuente es la tasa
de transferencia
De energía
lumínica por
unidad
de tiempo.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
ENERGÍA MECÁNICALa energía mecánica es la energía que
se debe a la posición y al movimiento
de un cuerpo, por lo tanto, es la suma
de las energías potencial y cinética de
un sistema mecánico.
Expresa la capacidad
que poseen los
cuerpos con masa de
efectuar un trabajo.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
ENERGÍA SOLAREnergía solar, es la energía radiante
producida en el sol como resultado de
reacciones nucleares de fusión. Llega a
la tierra a través del espacio en
cuantos de energía llamados fotones
(Radiación electromagnética o Fotón),
que interactúan con la atmósfera y la
superficie terrestres.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
• La captación de la radiación solar sirve
tanto para transformar la energía solar en
calor (térmica), como para generar
electricidad (fotovoltaica).
ENERGÍA SOLAR
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
• El núcleo atómico de elementos pesados
como el uranio, puede ser desintegrado
(fisión nuclear) y liberar energía radiante y
cinética.
□ Las centrales
termonucleares
aprovechan esta
energía para producir
electricidad mediante
turbinas de vapor de
agua.
ENERGÍA NUCLEAR
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
ENERGÍA GEOTÉRMICA• Parte del calor interno
de la Tierra (5.000ºC)
llega a la corteza
terrestre.
• En algunas zonas del planeta, cerca de
la superficie, las aguas subterráneas
pueden alcanzar temperaturas de
ebullición (GEYSERS), y, por tanto, servir
para accionar turbinas eléctricas o
para calentar. http://www.youtube.com/watch?v=2XSldyYAckg
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
ENERGÍA EOLICALa palabra “eólica” viene de Eolo, dios
de la mitología griega que designaba el
viento. La energía eólica es la
desarrollada por el viento.
Es una de las
energías
renovable
con mas
futuro.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
ENERGÍA DE LAS OLAS Y MAREAS
Las olas de mares, océanos, lagos,
etc. Son productos del viento que al
actuar sobre la superficie produciendo
energía cinética por el movimiento de
las aguas.
La E. mareomotriz
es la que se
forma en mares y
océanos por las
mareas.□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
ENERGÍA DE LAS OLAS Y MAREAS
La energía undimotriz
es la que se genera
en mareas y
océanos por efecto
de las olas, una de
las cuales es por
medio de centrales y
la otra por boyas.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
ENERGÍA DE LA BIOMASA
La biomasa incluye la madera, plantas decrecimiento rápido, algas cultivadas, restosde animales, etc.
Es una fuente deenergíaprocedente, enúltimo lugar, del sol,y es renovablesiempre que se useadecuadamente.
ENERGÍA DE LA BIOMASA
La biomasa puede ser usada directamentecomo combustible. Alrededor de la mitad dela población mundial sigue dependiendo dela biomasa como fuente principal deenergía.
ENERGÍA HIDRÁULICA
• La energía potencial
acumulada en los saltos
de agua puede ser
transformada en
energía eléctrica.
□ Las centrales hidroeléctricas
aprovechan energía de los ríos para
poner en funcionamiento unas
turbinas que arrastran un generador
eléctrico.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
ENERGÍA GRAVITACIONALEs la energía que tienen los cuerpos
debido a la atracción que sobre ellos
ejerce la tierra. En la superficie de
nuestro planeta, los cuerpos están
sometidos a la acción de la fuerza de
gravedad.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
ENERGÍA DE LOS FÓSILESEs aquella que procede de la biomasa
obtenida hace millones de años y que
ha sufrido procesos de transformación
hasta la formación de sustancias de
gran contenido energético como el
carbón, el petróleo, o el gas natural,
etc.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
ENERGÍA ELECTROSTÁTICA
Es la energía que se manifiesta por la
atracción o repulsión de dos cargas
eléctricas entre sí. Experimentalmente
estas fuerzas son directamente
proporcionales a las cargas e
inversamente proporcional al
cuadrado de la distancia.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
ENERGÍA ELECTROMAGNÉTICA
Es la energía asociada a una carga
eléctrica en movimiento que crea a su
alrededor un campo electromagnético
que actúa no solo sobre las cargas
eléctricas sin también sobre los imanes.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
UNIDADES PARA MEDIR LA ENERGÍA
LA CALORÍA: (cal) se define como la
cantidad de calor necesaria para subir
en 1°C la temperatura de un gramo de
agua, es una unidad del sistema
técnico.
El JOULE: (J) es la unidad de energía (SI)
o trabajo y se puede definir como el
trabajo realizado o la energía
consumida por la aplicación de una
fuerza de 1 Newton para mover 1 m.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
UNIDADES PARA MEDIR LA ENERGÍA
• La unidad de energía eléctrica es el
kilowatio – hora (kWh), que indica el
trabajo realizado por una máquina de 1
Kilowatio (kW) de potencia durante una
hora (h). 1kWh=3,6x106 J.
• En los recursos energéticos se miden por
su poder calorífico. La unidad Kcal/kg
representa el número de kilocalorías
obtenidas en la combustión de 1 kg de
combustible.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
UNIDADES PARA MEDIR LA ENERGÍA
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
Barril equivalente de petróleo (Bep): es
la energía equivalente producida en la
combustión de un barril de petróleo. Un
barril de petróleo = 160 litros ó 137 kg.
Densidad de petróleo (0.86 kg/lt).
Tonelada equivalente de petróleo (Tep):
es la energía equivalente producida en
la combustión de una tonelada de
petróleo. Un Tep= 6.3 Bep ≈ 1.5 Tec
(Toneladas equivalentes de carbón).
MEDIDAS DE LA ENERGÍA
También se emplean unidades mayores
que el Joule (Julio).
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
POTENCIA Y ENERGIA
En el SI la potencia se mide en vatios
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
Unidades de potencia y energía
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
1. Una vivienda familiar utiliza 1.2 GJ de
energía al mes para calentamiento de
agua. ¿Cuántos kWh son?
2. Los biocombustibles contribuyen con 8.5
EJ al consumo anual de energía primaria
en un determinado país. ¿Qué cantidad
de petróleo ahorra ese país al año debido
al uso de biocombustibles?
EJERCICIOS DE CONVERSIÓN
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
3. Una ciudad consume 1380 tep anuales
¿Cuántos tec serán suficientes para
reemplazar el consumo actual?
4. Un país de medio oriente consume en el
sector transporte 120 000 millones de
barriles por día (mb/d). ¿Qué cantidad de
metros cúbicos de gas natural serán
suficientes para abastecer el consumo en
un año para ese sector?
EJERCICIOS DE CONVERSIÓN
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
LA ENERGÍA Y LA SOCIEDAD
El desarrollo del hombre y la sociedad están
ligados al uso de la energía. Por ejemplo:
• En la etapa del hombre primitivo su
consumo energético asociado al contenido
energético de alimentos era de 2000
kcal/día/persona.
• En la etapa del hombre nómade era de 5000
kcal/día/persona parte de las cuales era
para la producción de fuego.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
LA ENERGÍA Y LA SOCIEDAD
• En la era de la agricultura su consumo era
del orden de 12 000 kcal/día/persona.
• En la edad media su consumo era del orden
de 27 000 kcal/día/persona.
• En el inicio de la época industrial era de 70
000 kcal/día/persona.
• Alrededor de los años 1970 en América en
plena era del hombre tecnológico el
consumo es de 230 000 kcal/día/persona.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
LA ENERGÍA Y SU DEMANDA
El alto incremento del consumo de energía en
las últimas décadas origina el alza continua
en los precios de los combustibles fósiles
debido fundamentalmente a la disminución de
las reservas, aumento de su demanda,
cuestiones políticas y económicas en el
ámbito internacional que hacen vulnerables a
los países importadores de petróleo.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
LA ENERGÍA Y SU DEMANDA
Para evitar la dependencia del petróleo volátil,
es necesario que cada país evalué su
demanda nacional de energía actual y
proyectada en el mediano y largo plazo, que
servirá para elaborar el planeamiento
energético orientada a la diversificación de la
matriz energética y el suministro energético
con recursos disponibles y de bajo costo.
50
Disminución de las
reservas de energía
CRISIS ENERGÉTICA
Política energética
no adecuada
EFECTOS
Dependencia de los
combustibles fósiles
Poca inversión en
proyectos energéticos
CAUSAS
Inseguridad
de suministro
Desarrollo no
sostenido
Menor crecimiento
económicoPolítica
Aumento del
desempleoDesgobierno
InestabilidadEstancamiento del
proceso productivo
Social Económica
CAUSA-EFECTO CONSUMO DE ENERGÍA
51
Tecnológicas Hábitos de consumo
Incremento de
la demanda
de energía
EFECTO
CAUSAS
Climatológicas
Inviernos fríos
Veranos cálidos
Calentamiento
global
Crecimiento
demográfico
Sociales
Alto grado de
urbanización Aumento del
ingreso familiar
Económicas
Alto precio de fuentes
alternativas de energía
Crecimiento
económico
Incremento del recorrido medio
Carencia de una
cultura de ahorro
de energía
Baja eficiencia
energética
Tecnologías obsoletas
de producción
Desarrollo tecnológico
Mayor generación de carga
Incremento del parque vehicular
Antigüedad del
parque automotor
Incremento de
la fuerza laboral
Incremento de la producción
Mayor grado de electrificación
Incremento del nivel de confort
Alto precio de
equipos nuevos
VOLVER
FACTORES DEL CONSUMO DE ENERGÍA
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
LA ENERGÍA Y EL CAMBIO CLIMATICO
La comunidad científica ha advertido en la
necesidad de estabilizar el nivel de CO2 en la
atmosfera y reducir las emisiones totales para
el 2050 a más de la mitad como mínimo.
La meta es que al 2020, la cantidad máxima
de concentración de CO2 debe ser de 450
ppm de lo contrario se sobrepasaría los 2°C
la temperatura anual. Recordemos que en el
2007 la concentración era de 348 ppm.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
LA INTENSIDAD ENERGÉTICA - EFICIENCIA
La intensidad energética relaciona la energía
primaria con el PBI, si se relaciona con la
emisión de CO2 sirve para indicar que país es
mas eficiente o ineficiente respecto a otro.
Los países mas desarrollados tendrán menor
intensidad energética que un país menos
desarrollado.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
LA INTENSIDAD ENERGÉTICA - EFICIENCIA
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
LA INTENSIDAD ENERGÉTICA - EFICIENCIA
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
BIBLIOGRAFÍA
1. Jaime Gonzales Velasco. Energías
Renovables. Editorial Reverte España
2009.
2. José Antonio Carta Gonzales.
Generación eléctrica con energías
renovables. Editorial Pearson 2010.
3. Xavier Elías Castell, Santiago Borda
Alsina. Energía, Agua, Medioambiente,
Territorialidad y Sostenibilidad. Editorial
Díaz de Santos. España 2011.
□ MSc. Ing. JORGE LUIS ROJAS ROJAS
BIBLIOGRAFÍA ADICIONAL
1. Jorge L. Rojas R. 2012. Tesis para optar el
grado de Maestro en ciencias con
mención en energía. “Influencia De Los
Factores Sociales, Económicos,
Tecnológicos Y Hábitos De Consumo En La
Demanda Nacional De Energía En El Mediano
Y Largo Plazo”.
GRACIAS
5802/04/2015
LA SIGUIENTE SESIÓN DESARROLLAREMOS
LAS FUENTES ENERGÉTICAS
MSc. Ing. Jorge Luis Rojas Rojas
02/04/2015
IF YOU WANT TO LIVE, GIVE UP YOUR FOOLISHNESS AND LET UNDERSTANDING GUIDE
YOUR STEPS
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Proverbs 9,6
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