Fundamentos y Tipos de Energía: Transformación, Fuentes Renovables y Centrales Eléctricas

I. Conceptos Fundamentales de la Energía

1. Definición de Energía

   La energía se puede definir como la capacidad que tienen los cuerpos para producir cambios o transformaciones en otros cuerpos. La unidad de energía en el Sistema Internacional es el julio.

2. Tipos de Energía según su Manifestación

   • Energía Mecánica

     Es la energía que posee un cuerpo debido a su posición (energía potencial) o a su movimiento (energía cinética).

   • Energía Térmica

     Es una energía cómoda y muy difundida debido a sus posibilidades de transformación (calor, luz, movimiento). Esto quiere decir que es una energía que proviene de temperaturas altas.

II. Clasificación de las Fuentes de Energía

• Energía Renovable

  Se consideran inagotables y, por tanto, se puede recurrir a ellas de forma permanente. Ejemplos: sol, agua, viento.

• Energía No Renovable

  Sus reservas son limitadas y disminuyen a medida que las consumimos. Ejemplos: carbón, petróleo, gas natural.

III. El Proceso de Transformación en Centrales Eléctricas

Una central produce energía eléctrica gracias a varias transformaciones energéticas secuenciales:

1. Energía Primaria
2. Energía Mecánica Cinética
3. Energía Eléctrica

Componentes Clave de la Transformación

• Turbinas

  Las turbinas son las máquinas que transforman la energía primaria en energía mecánica cinética y son movidas por agua, vapor de agua o gas.

• Alternadores

  Los alternadores transforman la energía cinética producida por las turbinas en energía eléctrica. El conjunto de turbina y alternador se denomina turboalternador.

• Transformadores y Distribución

  Los transformadores convierten la energía eléctrica producida en energía eléctrica que puede ser utilizada por receptores con diferentes tensiones. Esta energía se transporta al lugar de consumo mediante líneas de transporte y distribución.

IV. Centrales de Producción Eléctrica Específicas

1. Central Hidroeléctrica

Su funcionamiento se basa en el aprovechamiento de la energía del agua de los ríos. El proceso es el siguiente:

1. Se eleva el nivel del agua con una presa para obtener energía potencial.
2. El agua embalsada baja por una tubería forzada, donde la energía pasa a ser cinética.
3. Cuando el agua llega a la turbina, mueve los álabes y genera un movimiento de rotación en su eje.
4. Este movimiento se transmite al alternador y se genera energía eléctrica.

2. Energía Solar Fotovoltaica

Estas instalaciones no necesitan convertir energía primaria en energía mecánica para producir luego energía eléctrica en un alternador. Transforman directamente la luz solar en energía eléctrica mediante las células fotovoltaicas (placas solares). Contienen un acumulador que convierte la corriente continua (CC) en corriente alterna (CA).

3. Energía Eólica (Centrales Eólicas)

Es la energía producida por el viento, y es renovable. Esta energía se utilizaba desde hace miles de años, con molinos de viento o los barcos de vela. Actualmente, se concentra en el aprovechamiento de la energía eólica para el bombeo de agua de los pozos y en la producción de energía eléctrica.

La producción de esta energía se realiza en las centrales eólicas. Estas instalaciones tienen básicamente un conjunto de aerogeneradores o molinos de viento.

Funcionamiento del Aerogenerador:

• Cuando el viento mueve las palas del aerogenerador, se produce un movimiento de rotación en el eje de la turbina.
• Un sistema de transmisión multiplica las revoluciones del eje y, al mismo tiempo, transmite el movimiento de giro al eje del alternador, que genera energía eléctrica.
• El aerogenerador, que está situado a una cierta altura del suelo y soportado por una torre, debe estar constantemente orientado en dirección perpendicular al viento, lo que se consigue con un sistema de orientación.

4. Energía Geotérmica

La energía geotérmica se encuentra en el interior de nuestro planeta en forma de calor. Se conoce su existencia desde siempre y se manifiesta por la diferencia de temperatura que se puede observar cuando se hace una perforación en el terreno a una cierta profundidad.

Una central geotérmica consigue energía eléctrica mediante la producción de vapor:

1. Se inyecta agua por un tubo hasta la profundidad necesaria.
2. La temperatura interior de la Tierra la convierte en vapor.
3. El vapor es extraído por otro tubo para mover las turbinas y generar electricidad.