Presentación: Energía 1º ESO

LA ENERGÍA Y LAS
MÁQUINAS TÉRMICAS
TEMA 10
TECNOLOGÍAS 1º ESO 1

¿Qué es la energía?
Evolución en el uso de las energías
Formas de la energía (Mecánica, térmica, química, nuclear, eléctrica…)
Las transformaciones de la energía
Unidades en la que medimos la energía
La potencia y el rendimiento
Fuentes de energía
Renovables (Solar, Hidráulica, Eólica…)
No renovables (Nuclear, Gas Natural, Carbón, Petróleo)
La energía y el medio ambiente
Máquinas térmicas (De combustión interna y de combustión externa)
La máquina de vapor / La turbina / El turbo reactor
Máquinas térmicas
El motor de explosión (Gasolina, Diesel, dos y cuatro tiempos)
TEMA 10: LA ENERGÍA Y LAS MÁQUINAS TÉRMICAS
Tecnologías I (1º E.S.O.)
SESIÓN 1
SESIÓN 2
SESIÓN 3
SESIÓN 4
SESIÓN 5
ÍNDICE
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1.- ¿QUÉ ES LA ENERGÍA?
¿Qué pensáis que es la energía?
No sólo es un tema de la asignatura de Ciencias de la Naturaleza o de la asignatura de
Tecnología, sino que la energía es algo que nos rodea en nuestra vida diaria. Las plantas
crecen, las personas se desplazan…
Estamos constantemente usando esa palabra, pero…
¿Sabemos que es lo que significa?
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Vamos a hacer actividad que nos va a ir dando pistas sobre qué es la energía. Van
a aparecer una serie de frases y tendréis que decir si creéis que es verdadera o es
falsa, argumentando la respuesta o poniendo un ejemplo:
La energía puede almacenarse.
Verdadera – Se puede almacenar en una pila, en un embalse…
La energía se crea en centrales eléctricas.
Falsa - La energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma.
La energía se puede transformar.
Verdadera – Lo hemos dicho antes. Un coche energía química en energía cinética
La energía no puede pasar de un cuerpo a otro.
Falsa - Sí se puede transferir. Ejemplo: Un futbolista golpea un balón
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Ya tenemos una aproximación a lo que es la energía ¿Verdad?
Ahora veremos su definición concreta:
Es la capacidad que poseen los cuerpos para producir transformaciones
(en ellos mismos o en otros cuerpos) o bien para realizar un trabajo.
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2.- EVOLUCIÓN DE LAS ENERGÍAS
¿Qué energía pensáis que comenzó a usar el hombre en primer lugar?
El hombre comienza utilizando su propio esfuerzo físico (energía muscular) para llevar a
cabo actividades que requerían el consumo de energía. Esta energía a su vez la había
obtenido a través de la ingesta de alimentos para poder cazar, desplazarse…
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Posteriormente se comenzó a apoyar en la energía que le proporcionaban
los animales domésticos como los caballos, bueyes, etc. para realizar labores agrícolas
como sembrar, etc. El hombre se había hecho sedentario.
La naturaleza les había dado una pista, y empezaron a mirar hacia ella para buscar otros
sistemas que pudieran proporcionarle energía. Ejemplos de ello son los molinos de
agua, los molinos de viento, etc.
Otra de las primeras fuentes de energía que empleó el hombre y que encontró en la
propia naturaleza fue la leña. La leña proliferaban bosques por todos los rincones y era
muy accesible. En la Edad Media se empezó a usar la leña para crear carbón vegetal que
posteriormente se sustituyó por el carbón mineral al principio de la época que
conocemos como la revolución industrial*.
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*NOTA: CONOCÉIS… ---LA REVOLUCIÓN INDUSTRIAL---
Se inicia en Europa a partir del siglo XVIII
Producirá la desaparición de la sociedad tradicional basada en lo rural y controlada
por la nobleza y el clero y surge la sociedad moderna, basada en la industria y en el
control de otra clase social, la burguesía.
¿Por qué apareció?
Uno de los motivos fue la aparición de nuevas formas de energía (carbón mineral
como fuente para la máquina de vapor), mucha mano de obra procedente de zonas
rurales que sobraba, había mucho dinero para invertir en maquinaria, en fábricas,
existencia de mucha demanda de productos. Aparecen materias primas como el
algodón para la empresa textil o el hierro para la siderurgia.
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LA REVOLUCIÓN INDUSTRIAL
Durante la revolución industrial se populariza el uso de la máquina de vapor.
La volveremos a estudiar en el apartado de “máquinas térmicas” pero vamos a
adelantar unas pinceladas:
La primera máquina de vapor de agua la inventa Denis Papin en 1690, pero no es hasta
1794 cuando James Watt desarrolla esta máquina, la perfecciona y le extrae eficacia,
transformando el movimiento rectilíneo en circular. Es entonces, cuando a principios
del siglo XIX, se pudo avanzar en la aplicación práctica de la máquina de vapor, como la
primera herramienta que no utilizaba fuerzas o tracción de origen animal,.
Ahora vamos a ver un pequeño video:
https://www.youtube.com/watch?v=koi1IjGnyyI
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Posteriormente se desarrollan los motores de combustión interna (que veremos casi al
final de este tema), se generaliza la utilización del gas para los sistemas de calefacción y
algunos sistemas de alumbrado…
Y con ello llegamos a la Segunda Revolución Industrial, a finales del siglo XIX, cuando se
extiende el uso de la energía eléctrica.
La enorme demanda de carbón propició la búsqueda declinar con la comercialización
del petróleo y sus derivados. El número de compañías petrolíferas creció en proporción
a los nuevos mercados que se crearon: transportes, energía, calefacción, etc.
Hoy en día estamos en plena búsqueda y expansión de las energías renovables.
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3. FORMAS DE LA ENERGÍA
Hemos visto qué es la energía y como ha evolucionado ésta a lo largo de la historia.
Ahora veremos que no existe un único tipo de energía, sino que hay muchos tipos.
Varios de ellos ya los hemos citado, pero ahora les iremos dando nombre y los iremos
definiendo para que los podamos entender:
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3. TIPOS DE ENERGÍA
A) ENERGÍA MECÁNICA
La energía mecánica es la energía que poseen los cuerpos por el hecho de encontrarse
en movimiento (se denomina energía cinética) o bien porque el cuerpo se encuentra en
un estado distinto al de equilibrio, como por ejemplo un muelle cuando lo
comprimimos o la altura a la que situamos un cuerpo (se denomina energía potencial).
Energía Mecánica = Energía Cinética + Energía Potencial
Energía cinética =
m ∙ 𝑣2
2
Energía potencial = m ∙ g ∙ h
Seguro que con la siguiente animación lo entendemos mucho mejor:
http://www.librosvivos.net/smtc/homeTC.asp?TemaClave=1183
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A) ENERGÍA MECÁNICA
ACTIVIDAD
¿Qué cuerpo posee mayor cantidad de energía?
- Circulando por la misma carretera – Un camión a 90 km/h o un coche a 90 km/h
- El camión, ya que su masa es mayor.
- Una moto roja circulando a 100 km/h o el mismo modelo de moto pero en color
verde, circulando a 120 km/h
- La moto verde por que aunque tiene la misma masa, tiene más velocidad
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B) ENERGÍA QUÍMICA
La energía química es la que se obtiene cuando tienen lugar las reacciones químicas.
Hay determinadas sustancias que tienen almacenada en su interior gran cantidad de
energía gracias al orden y estructura de las moléculas que lo conforman. Esta energía
puede ser desprendida y posteriormente aprovechada durante los procesos químicos.
Un ejemplo que tenemos muy cercano es la energía que producen los organismos
durante la digestión de alimentos. También cuando se enciende un mechero, etc.
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B) ENERGÍA QUÍMICA
EXPERIMENTO – PILA DE LIMONES
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B) ENERGÍA TÉRMICA
Esta energía se debe al movimiento de las partículas que conforman un cuerpo. Cuando
un cuerpo está a temperatura ambiente, sus partículas apenas se mueven, pero si
calentamos ese mismo cuerpo sus partículas comienzan a moverse y a agitarse. El
cuerpo tendría por lo tanto mayor cantidad energía. Esta energía es a la que llamamos
energía térmica.
Cuando ponemos en contacto dos cuerpos con distinta temperatura se transfiere
energía desde el que más temperatura tiene al que menos temperatura. Pues bien, esta
transferencia de energía se denomina calor.
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C) ENERGÍA ELÉCTRICA
La energía eléctrica es la originada por el movimiento de los electrones dentro de
materiales conductores. Es la que consigue poner en marcha los aparatos electrónicos
que disponemos en nuestra casa: La TV, el ordenador, la lavadora, la bombilla…
Seguro que lo recordáis del tema de “Electricidad” que ya habéis visto con Álvaro. Ya
sabéis que todos los cuerpos están compuestos por átomos y que éstos átomos son
neutros, es decir, tienen la misma carga positiva (protones) que negativa (electrones),
Los átomos tienen a sus electrones ordenados por capas y en las capas más externas las
fuerzas que unen a los electrones al núcleo son más pequeñas, por lo que los
electrones que se sitúan en ellas se mueven más fácilmente.
¿Sabríais decirme un ejemplo de un material conductor? Los metales por ejemplo, son
buenos conductores y por ello se usa el cobre para la fabricación de cables.
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D) ENERGÍA NUCLEAR
La energía nuclear es la energía que contienen los núcleos de los átomos. La podemos
liberar y posteriormente aprovechar a través de reacciones nucleares de fusión o fisión.
- En la fusión unimos dos o más núcleos de pequeño tamaño para conseguir uno más
grande.
- En la fisión dividimos un núcleo grande en otros núcleos más pequeños.
En estos procesos se libera mucha energía y es a la que llamamos energía nuclear.
Veamos una animación que nos ayude a entender estos procesos:
http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/energia/fision.htm
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E) ENERGÍA TÉRMICA
¿Cómo se puede llevar a cabo esta transferencia de calor?
- Conducción: Por contacto directo entre cuerpos
- Convección: Hay un fluido que hace de intermediario El aire caliente pesa menos al
ocupar mas espacio y sube, y al aire frio pesa más y va a la parte baja de la sala. Por
eso calefacción está en la parte inferior.
- Radiación: Por ondas electromagnéticas
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F) OTROS TIPOS DE ENERGÍA
- Energía electromagnética: La transportan las ondas electromagnéticas como las que
emite el Sol, los rayos X, la TV, la radio…). No necesitan un medio para desplazarse.
- Energía sonora: No es una onda electromagnética, ya que necesita un medio para
desplazarse. Es una onda mecánica. La energía se transmite por vibraciones del
medio en el que se desplaza.
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ACTIVIDADES PARA CASA…
• Actividad 3 de la página 242 del libro de texto.
• Actividad 3 de la página 262 del libro de texto.
• Además: Nombrar tres ejemplos en los que se manifieste la energía potencial.
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FIN DE LA SESIÓN Nº 1

4. TRANSFORMACIONES DE LA ENERGÍA
PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA
¿Recordáis la primera actividad de primera sesión? Decíamos que la energía no se
creaba, no se destruía… Sólo se transformaba. Este es el Principio de Conservación de
la Energía: La energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma.
La energía por lo tanto está en constante evolución y lo ideal para el ser humano es que
se transforme desde unas energías que no son útiles o aprovechables hacia otras
energías con las que sea más fácil trabajar.
*Experimento
canica + carril + vaso de agua
Ahora veamos un video: https://www.youtube.com/watch?v=K_nwKYATYoE
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ACTIVIDADES EN EL AULA
¿Qué ocurre cuando nos tiramos de un tobogán?
¿Qué transformaciones se producen en un circuito eléctrico?
¿Y en un vehículo?
¿Y en una batidora?
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LAS UNIDADES DE ENERGÍA
La unidad de la energía en el SI (Sistema Internacional) es el Julio (J).
También solemos emplear otras unidades como la caloría.
Recordemos los alimentos. Nos dicen que energía nos da un alimento.
1 caloría = 4,18 Julios
Por últimos podemos hablar del kilowatio hora.
Es la energía en forma de electricidad. Se emplea en las instalaciones eléctricas.
1 Kwxh = 36 x 105 Julios
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EL RENDIMIENTO
En todas las transformaciones de energía que hemos visto suelen producirse, además
de la energía que estamos buscamos, también otras energías no deseadas que se
denominan pérdidas.
Esto no significa que la energía en realidad se pierda o desaparezca, (recordemos el
principio de conservación de la energía), sino que se está transformando en una energía
que no puede ser aprovechada. (Por ejemplo: El calor por rozamiento).
Rendimiento = Energía útil / Energía total x 100
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LA POTENCIA
Primero, recordemos el concepto de energía  ¿Quién sabe decirme qué es la energía?
Es la capacidad que poseen los cuerpos para producir transformaciones en ellos
mismos o en otros cuerpos o bien para realizar un trabajo.
Hay ocasiones en las que no sólo es importante poder hacer un determinado trabajo,
sino también el tiempo que se tarda en hacerlo. Por ejemplo, veamos la ilustración del
libro en la página 218. ¿Qué podéis decirme al respecto? ¿El trabajo es el mismo? ¿Para
desarrollar el trabajo se tarda lo mismo en ambos casos?
Pues bien, hay una magnitud, que nos va a permitir relacionar el trabajo realizado con
el tiempo destinado a ello. Es la POTENCIA.
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LA POTENCIA
P=W/t
Siendo:
“P” la potencia medida en watios.
“W” el trabajo, que recordemos que es como la energía y se mide en julios.
“t” el tiempo en que se mide en segundos.
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ACTIVIDADES EN LA PIZARRA
Actividad 4 Página 242 - ¿A cuántos julios equivalen 5, 10 y 25 calorías?
Actividad 5 Página 242 - ¿Cuántas calorías son 30 julios?
Actividad 7 Página 244 – Calcula la potencia desarrollada por una grúa que es capaz de
realizar un trabajo de 50 J en 5 s.
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ACTIVIDADES PARA CASA
Buscar en internet, con la ayuda de vuestros familiares si la necesitáis:
- La energía que se consume en España anualmente
- La energía que se produce en España anualmente
- Los porcentajes de la producción energética divididos según las fuentes de energía.
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5. FUENTES DE ENERGÍA
CORREGIMOS LAS ACTIVIDADES ¿Qué habéis encontrado en internet?
- La energía que se consume en España anualmente
España, según la Agencia General de la Energía, consume 148 Mtep
- La energía que se produce en España anualmente
La producción interna en España es de 34 Mtep. España importa el 77% de la energía.
- Los porcentajes de la producción energética divididos según las fuentes de energía.
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Hemos visto que la energía que consumimos tiene múltiples usos, pero…
¿De dónde conseguimos toda esa energía que consumimos?
Ya sabemos que la energía no la podemos crear, sino que es necesario transformarla
desde un tipo de energía original hasta conseguir otras formas de energía que nos sean
más útiles o más sencillas de utilizar.
Una fuente de energía es aquel recurso que encontramos en la naturaleza y a través
del cual vamos a conseguir realizar transformaciones que nos permitan emplear la
energía que estos recursos poseen para un uso concreto.
Hay muchas formas de clasificar las fuentes de energía, pero nosotros vamos a atender
a un criterio muy sencillo. En función de su capacidad de regenerarse, es decir, si el
recurso natural es limitado o por el contrario, se agota.
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CLASIFICACIÓN
RENOVABLES: Son las que proceden de recursos naturales muy abundantes y en
principio son inagotables.
NO RENOVABLES: Proceden de recursos que aparecen en la naturaleza de forma
limitada y por lo tanto se van agotando a medida que las vamos usando.
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CLASIFICACIÓN – RENOVABLES
A) HIDRÁULICA
El agua posee energía mecánica (bien en forma de energía potencial o bien en forma de
energía cinética). Cuando nos encontramos frente a un embalse, vemos como el agua
cae desde una gran altura y la energía potencial del agua se convierte en energía
cinética, ya que este agua consigue mover unos mecanismos denominados turbinas
que están conectados a un alternador. El alternador será el dispositivo capaz de
transformar la energía cinética en energía eléctrica que llegará hasta nuestros hogares.
Veamos ahora una animación de una central hidroeléctrica para saber cómo funciona:
http://www.eitb.eus/multimedia/infografias/Energia_hidroelectrica/Energia_hidroelect
rica_es.swf
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A) HIDRÁULICA
Ventajas: Es una energía limpia que no deja residuos. Fácil de almacenar. Los embalses
permiten además regular el cauce de los ríos.
Desventajas: Construir embalses es muy costoso, se pierde mucho suelo, se afecta a la
flora y fauna del lugar, disminuye el caudal de los ríos, afecta a calidad de las aguas, etc.
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A)HIDRÁULICA - ¿CONOCÉIS LA PRESA DE ALDEADÁVILA (SALAMANCA)?
El embalse y la central hidroeléctrica de Aldeadávila está construida en el curso medio
del río Duero, a 7 km de la localidad de Aldeadávila de la Ribera, en la provincia de
Salamanca.
Constituye la obra de ingeniería hidroeléctrica más importante de España a nivel de
potencia instalada y producción de electricidad y una de las más importantes de toda
Europa occidental. El tramo en el que se sitúa se conoce como las arribes del Duero,
una profunda depresión geográfica que establece la frontera entre España y Portugal.
Su producción media es de 2.400 millones de kWh al año.
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B) SOLAR
En el Sol tienen lugar una serie de reacciones termonucleares con las que se emiten
radiaciones electromagnéticas que llegan a la Tierra donde la podremos aprovechar de
diferentes maneras:
- Transformándola en energía térmica, aumentando la temperatura de un fluido como
puede ser el agua. Tecnología Fototérmica.
- Convirtiendo la energía del sol en forma de luz en energía eléctrica a través del
empleo de unas placas solares conformadas por células fotovoltaicas.
- Centrales termosolares: Campo lleno de espejos (llamados heliostatos) que reflejan
la luz en un punto concreto donde se ubica una caldera con agua que al calentarse,
emite vapor que a su vez es capaz de producir electricidad.
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B) SOLAR
Veamos también una animación que nos ayude a entender esta fuente de energía:
http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia_y_ciencia/2007/02/18/159944.php
Ventajas: No contamina. Puede proporcionar energía en países aun no industrializados.
Inconvenientes: Es una energía intermitente (noche y día). Su eficiencia depende de las
horas de sol al año. Tiene un rendimiento bastante bajo.
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C) EÓLICA
Es la energía que nos proporciona el viento. La radiación solar provoca diferencias de
temperatura en la atmósfera lo que genera un movimiento del aire entre las diferentes
capas. Los aerogeneradores aprovechan este hecho y transforman el aire en
movimiento en electricidad a través del movimiento de unos rotores.
Veamos nuevamente una animación aclaratoria:
http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia_y_ciencia/2004/07/05/140148.php#
Ventajas: Es inagotable. No contamina. Una vez que tenemos la instalación, no cuesta
dinero (salvo el mantenimiento), la localización es compatible con otros usos del suelo.
Inconvenientes: Impacto visual, daño en las aves, contaminación acústica, la instalación
es cara, es intermitente y depende de la regularidad de los vientos.
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D) OCEÁNICA
Es la energía que se extrae de los mares y océanos. Existen varias posibilidades:
- Mareomotriz (energía de las mareas altas y bajas).
- La energía de las olas por acción del viento.
- La energía maremotérmica (diferencias de temperatura entre superficie y
profundidad).
http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia_y_ciencia/2005/02/23/140205.php
Ventajas: Es limpia, sin residuos.
Inconvenientes: Instalaciones costosas. Sólo en zonas marítimas. Un temporal puede
destrozar la instalación.
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E) GEOTÉRMICA
Es la energía que procede del calor interno de la corteza terrestre. Algunas veces esta
energía se manifiesta de forma natural (geiser, erupción volcánica. Si puede controlarse,
puede aprovecharse.
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F) BIOMASA
Es la energía que se obtiene de los restos vegetales, residuos forestales o agrícolas… y
tiene dos finalidades:
- Conseguir energía eléctrica
- Obtener combustibles de origen vegetal como el biodiesel, biogás o bioetanol.
Esto ocurre en la planta de Babilafuente que tenemos en la provincia de Salamanca.
Ventajas: Energía limpia que genera pocos residuos que además son biodegradables.
Inconvenientes: Rendimiento menor. Produce gases como el CO2 que aumenta el
efecto invernadero.
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¿QUÉ PROCESOS SE LLEVAN A CABO
EN LA PLANTA DE BABILAFUENTE?
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G) RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS (RSU)
Son los residuos que se producen en las ciudades y cuya incineración puede generar
energía térmica o eléctrica. También podemos reciclar estos residuos o bien destinarlos
a la fermentación para producir abonos. En Babilafuente también aprovechan los RSU:
Waste to
Biofuels
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CLASIFICACIÓN
Continuamos realizando un esquema con la plataforma:
¿Sabéis hacer un buen esquema?
-Un buen esquema debe ser breve pero exacto.
-Debe mostrar todos los puntos clave de la materia.
-Hay que leer detenidamente la lección y anotar en una hoja los aspectos importantes.
-Puedes usar números o letras para crear los distintos niveles y subniveles.
-Si añades comentarios, hay que ser muy claro en las explicaciones
-No meter contenido superfluo que se salga de la esencia del tema.
Hacer un esquema no es sencillo. ¡¡Necesito vuestra ayuda!!
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CLASIFICACIÓN
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CLASIFICACIÓN – NO RENOVABLES
A) ENERGÍA NUCLEAR
Recordemos que la energía nuclear consiste en extraer la energía que permanece
almacenada en los núcleos de ciertos átomos.
La extracción de esta energía tendrá lugar en las centrales nucleares, la cual calentará
agua que se evapora y convierte en vapor. Este vapor mueve a su vez unas turbinas
conectadas a un generador que producirá la electricidad.
Ventaja: Con poco combustible se consigue mucha energía y las reservas a día de hoy
son muy abundantes. Para que nos hagamos una idea, una cierta cantidad de uranio
produce dos millones de veces más energía que la misma cantidad de carbón.
Inconvenientes: Se generan muchos residuos que son difíciles de eliminar. Además
existe peligro de radiaciones peligrosas para el ser humano.
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A) ENERGÍA NUCLEAR
Tenemos dos métodos de extraer la energía de los átomos: ¿Quién los recuerda?
Fusión nuclear: Se unen dos núcleos ligeros para obtener uno pesado. Se produce en
las estrellas como el Sol. La sustancia más adecuada para fusionarse es el hidrógeno. Es
el futuro, puesto que el hidrógeno es abundante y no deja residuos radioactivos
peligrosos, pero se necesitan temperaturas muy altas, de millones de grados que a día
de hoy son muy difíciles de conseguir.
Fisión nuclear: Consiste en la ruptura de un núcleo pesado en dos núcleos más
pequeños mediante el golpeo o bombardeo con neutrones. Se produce en las centrales
nucleares. La sustancia más adecuada para fisionarse es el uranio o plutonio.
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A) ENERGÍA NUCLEAR - INSTALACIONES DE ENUSA EN JUZBADO (SALAMANCA)
Es en este centro de Juzbado (Salamanca) dónde se fabrica el combustible nuclear. Para
ello, se encargan de almacenar el uranio y otros muchos componentes necesarios para
poder llevar a cabo dicha fabricación.
La Ingeniería de Calidad controla y certifica la calidad final del producto.
La Ingeniería de Proceso desarrolla los equipos para llevar a cabo la fabricación de los
diferentes productos.
Una vez finalizada esta fase, se distribuye el combustible a las distintas centrales
nucleares de España y la Unión Europea.
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B) COMBUSTIBLES FÓSILES
Son sustancias que se han originado por la acumulación de cantidades de restos de
seres vivos en el fondo de lagos durante millones de años.
Podemos encontrar diferentes tipos:
- Gas Natural
- Carbón
- Petróleo
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B) COMBUSTIBLES FÓSILES – CARBÓN
El carbón se forma por acumulación de restos vegetales durante millones de años.
Es ligero y de color negro y podemos encontrar cuatro tipos de carbón vegetal. La
antracita, la hulla, el lignito y la turba.
Además de usarlo como energía (para sistemas de calefacción o para obtención de
electricidad en centrales térmicas), también se usa para otras muchas finalidades como
para la pavimentación de carreteras, para aceites lubricantes, para conformar tejidos…
Para su extracción se emplean minas a cielo abierto, cuando el mineral está próximo a
la superficie, retirando capas de terreno con explosivos hasta llegar a la zona de interés.
También con minas subterráneas cuando el mineral está en capas profundas, creando
un entramado de galerías. Una vez extraído el carbón se conduce con vagonetas por
carriles, o bien por elevadores o cintas transportadoras hasta la superficie.
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B) COMBUSTIBLES FÓSILES – PETRÓLEO
Es un producto que se genera por la descomposición de restos de organismos vegetales
y animales enterrados durante millones de años.
Es una sustancia líquida y oscura, de menos densidad que el agua. Tiene muchísimas
aplicaciones como es la industria del plástico de combustibles como la gasolina o el
gasóleo, abonos, medicamentos, fibras sintéticas…Es decir, que no sólo se usa como
combustible.
Se almacena en bolsas localizadas a gran profundidad por lo que para su extracción hay
que hacer grandes inversiones en pozos denominados plataformas petrolíferas, que
pueden estar en tierra o en mar. Tras su limpieza, se almacena en contenedores y es
transportado mediante barcos petroleros u oleoductos, tuberías de acero por los que
circula el petróleo.
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B) COMBUSTIBLES FÓSILES – PETRÓLEO
El petróleo, denominado crudo, es necesario destilarlo en refinerías para obtener
productos útiles para el ser humano como combustibles en forma de gas (metano,
butano, etano), en forma de líquido (gasolina, queroseno) o también sólidos como el
alquitrán que forma parte del asfalto o lubricantes.
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B) COMBUSTIBLES FÓSILES – GAS NATURAL
El gas natural es una mezcla de gases donde el más abundante es el metano en un 70%.
Se obtiene tras la descomposición de la materia orgánica y suele estar almacenado en
bolsas o huecos subterráneos. Tiene origen similar al petróleo y suele encontrarse junto
a estos yacimientos.
Es menos contaminante que otros combustibles fósiles y permite un fácil transporte por
tubería (mediante gasoductos) previa extracción.
Se suele almacenar en estado líquido para que ocupe mucho menos volumen.
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LAS ENERGÍAS NO RENOVABLES Y EL MEDIO AMBIENTE
Las energías no renovables nos proporcionan la mayor parte de la energía que
consumen los países industrializados, pero desgraciadamente conllevan una serie de
problemas de difícil solución:
- Incremento del efecto invernadero: Al quemar combustibles fósiles se desprende
CO2 que se acumula en la atmósfera originando un calentamiento en la Tierra al
aumentar el número de rayos solares que quedan atrapados en el planeta.
- Lluvia ácida: Al quemar carbón o petróleo, se generan óxidos de azufre y nitrógeno
que en contacto con el vapor de agua de la atmósfera, puede originar lluvia ácida
muy perjudicial para ríos lagos, bosques, monumentos y otros edificios.
- Mareas negras: Originados cuando se producen vertidos de petróleo al mar
descontrolados o bien por accidentes de barcos, lo que hace peligrar los
ecosistemas marinos y costeros.
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LAS ENERGÍAS NO RENOVABLES Y EL MEDIO AMBIENTE
- Residuos nucleares: Los residuos generados por la fusión nuclear emiten radiaciones
perjudiciales para el ser humano, por lo que es necesario almacenar los residuos en
condiciones de mucha seguridad.
- Riesgo de accidentes: A pesar de las medidas de seguridad existentes, pueden
producirse accidentes nucleares que pueden ser catastróficos para el ser humano.
Recordar el accidente de Fukushima.
- Calentamiento del agua: Las centrales térmicas necesitan refrigerar sus instalaciones
devolviendo a los ríos y mares aguas a elevada temperatura, lo que puede afectar a
la flora y fauna en contacto con estas aguas.
- Contaminación atmosférica: Se produce por la acumulación de partículas en el aire
tras la combustión de los combustibles y puede ocasionar problemas respiratorios.
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¡¡¡PREPARAMOS EL DEBATE!!!
Hacemos 6 grupos por orden alfabético.
Los profesores representaremos al gobierno de España y cada uno de los grupos
representará a una importante empresa energética – Una empresa de Energía Eólica,
una de Energía Solar, una Empresa Petrolífera, una Empresa minera del Carbón, una
Central Nuclear y una Central Hidráulica.
Cada miembro del grupo tendrá que buscar argumentos razonados para que el
gobierno elija a su empresa y también argumentos para desprestigiar al resto de
empresas. Éstos se anotarán de forma individual en los folios que os entregamos y se
recogerán durante la siguiente sesión.
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¡¡¡COMENZAMOS EL DEBATE!!!
Formamos los 6 grupos creados durante la sesión anterior por orden alfabético.
Dejamos 10 minutos de puesta en común donde cada grupo rellenará un nuevo folio
entregado por el Gobierno con los mejores argumentos de todo el grupo, tanto a favor
como en contra.
Comienza el debate de 30 minutos de duración (Intervenciones de 5 m. por grupo).
57
<<LINK HOJAS DE DEBATE>>

6. LAS MÁQUINAS TÉRMICAS
Ya hablamos de una máquina térmica al principio del tema. ¿Recordáis cuál era?
Efectivamente, la máquina de vapor de Denis Papin, que posteriormente perfeccionó
James Watt durante la revolución industrial.
Una máquina o motor térmico es aquel dispositivo que convierte la energía térmica
producida por la quema de algún combustible en energía mecánica (movimiento) con el
objetivo de producir algún trabajo con este movimiento.
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Podemos encontrar máquinas térmicas de dos tipos:
- Máquinas o motores de combustión externa: Se quema el combustible en una
caldera y el calor producido por la combustión se transmite a un fluido que a su vez
genera vapor de agua. Este vapor propicia el movimiento de un sistema de biela-
manivela o bien la rotación de una turbina… Hablaríamos de la máquina de vapor y
de la turbina de vapor respectivamente.
- Motores de combustión interna: La combustión se produce en el interior de una
caldera o cámara y los propios gases producidos por la combustión son los que
mueven un sistema mecánico diseñado para producir movimiento. Las ventajas de
estos últimos es que son más pequeños y pueden resistir mayores temperaturas,
por lo que se consigue mayor potencia (es decir, realizamos el mismo trabajo pero
en menos tiempo). El problema es que los combustibles que se emplean suelen ser
más caros. Aquí encontraríamos el motor de explosión y el turborreactor.
Vamos a ir describiendo estas máquinas térmicas una a una…
59

MÁQUINA DE VAPOR
¿La recordáis? Ya la vimos hace unos días, así que seguro que hay alguien que me sabe
explicar el dibujo que encontráis en vuestro libro de texto:
La máquina de vapor es un sistema ha sido muy utilizado en industrias como la textil,
aunque también se ha utilizado para impulsar vehículos como locomotoras, barcos de
vapor…
Hoy en día ya han sido sustituidos por otro tipo de motores.
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TURBINA DE VAPOR
En realidad no es una máquina térmica como tal, sino un mecanismo que transforma la
energía de un fluido a presión, no en un movimiento de vaivén, sino en un movimiento
giratorio. El fluido, al atravesar la turbina, mueve las paletas de un rotor.
Se usa como generador en centrales térmicas o en propulsión de barcos y locomotoras
de gran potencia.
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FOMENTO A LA LECTURA
Leer detenidamente el texto del que se os hace entrega en vuestras casas. Deberéis
escribir en vuestro cuaderno unas líneas sobre vuestras reflexiones tras dicha lectura.
<<LINK DEL TEXTO A LEER>>
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MOTOR DE EXPLOSIÓN
El motor de explosión es un tipo de motor de combustión interna que utiliza la
explosión de un combustible, provocada mediante una chispa (motores de gasolina) o
por alta presión (motores diesel), para expandir un gas que empujará a un sistema de
biela-manivela que convertirá el movimiento rectilíneo en circular de un cigüeñal.
El primer motor de explosión eficaz lo construyó Nicolaus August Otto basándose en
trabajos previos que habían llevado a cabo dos italianos: Barsanti y Mateucci.
Hay motores de explosión de dos y de cuatro tiempos.
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MOTOR DE EXPLOSIÓN – DE DOS TIEMPOS
El motor de dos tiempos posee unos orificios denominados lumbreras por los que entra
y sale una mezcla de aire y combustible. Su funcionamiento tiene lugar en dos fases:
• Fase 1: Escape y expansión
• Fase 2: Admisión, compresión y combustión
Veamos un link que nos ayudará a entenderlo:
https://www.youtube.com/watch?v=e9-kRh1s18Y
Estos motores se caracterizan por su ligereza y bajo coste, lo que los hace muy útiles en
aquellas aplicaciones que no precisan mucha potencia, como cortadoras de césped,
motosierras, motores fueraborda, motocicletas etc. Son motores sencillos porqué no
tienen válvulas de admisión y escape como los de cuatro tiempos que veremos a
continuación y por lo tanto no necesita de elementos de regulación y control de estas
válvulas.
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MOTOR DE EXPLOSIÓN – DE DOS TIEMPOS
Ventajas
Al no tener válvulas, son motores son mucho más livianos, sencillos y económicos que
los de cuatro tiempos. Al ser más simples a nivel mecánico su mantenimiento es mucho
más sencillo y presentan menos averías.
Inconvenientes
Es necesario mezclar aceite con el combustible, por lo que se puede concentrar
suciedad sobre los electrodos de la bujía que producen la chispa (perlado), impidiendo
su correcto funcionamiento.
Por la propia construcción del motor sin válvulas, que son sustituidas por lumbreras, la
compresión no es tan eficaz como en los motores de cuatro tiempos, esta pérdida de
compresión, también supone una ligera merma de potencia.
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MOTOR DE EXPLOSIÓN – DE CUATRO TIEMPOS
Los motores de cuatro tiempos llevan a cabo su secuencia de funcionamiento en cuatro
fases. Este ciclo se denomina ciclo de Otto gracias al inventor del motor que lo emplea:
• Admisión
• Compresión
• Combustión y expansión
• Escape
Cada ciclo completo corresponde a dos vueltas del cigüeñal (en cada fase se mueve el
cigüeñal media vuelta - 180º). Este cigüeñal acciona a su vez de manera automática y
sincronizada la apertura y cierre de las válvulas de apertura y cierre a través de un
sistema denominado árbol de levas.
Veamos una animación que nos ayude a entender el proceso
https://www.youtube.com/watch?v=segzLXBXOFA
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MOTOR DE EXPLOSIÓN – DIESEL Y GASOLINA
En los motores de gasolina la combustión la produce una chispa generada por un
elemento que se llama bujía.
En cambio, en los motores diesel, la combustión no la produce una chispa, sino la
elevada presión del aire que hace que éste esté a una alta temperatura. Por ello, al
inyectar el combustible en su interior, este se inflama instantáneamente y genera el
retroceso del pistón que conforma el mecanismo biela-manivela.
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TURBORREACTOR
Hinchamos un globo con aire y lo soltamos en mitad de la clase. ¿Qué ocurre?
De manera similar funcionan los turboreactores.
El turborreactor es otro motor de combustión interna que consigue gran potencia. Se
genera una combustión en una cámara que provoca que los gases generados salgan a
gran velocidad impulsando el motor hacia delante. Además, estos gases, en su salida,
mueven una turbina donde se encuentra instalado un compresor y un ventilador que al
girar que aspiran y comprimen el aire que hay dentro de la cámara donde al inyectar
combustible volverá a producirse la combustión, repitiéndose el proceso.
Los turborreactores se usan en aviación, en cohetes espaciales, etc.
Veamos una animación
http://www.grupoarcher.com/diseno/muestra-pub-electronicas1/motor-reaccion.swf
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Igual que hemos hecho con la parte de las fuentes de energía en este tema 10…
¿Seríais capaces de realizar un breve esquema del apartado de máquinas térmicas?
Podéis utilizar la herramienta “Mindomo”, otro programa que conozcáis o incluso
hacerlo con vuestras propias manos. Recordar los consejos que vimos en la sesión
anterior.
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7. EVALUACIÓN
¡¡¡Nos toca evaluar lo que hemos aprendido!!!
Pero tranquilos… ¡¡No es un examen!! Solo es una prueba para conocer los aspectos del
tema habéis aprendido y asimilado. Es muy sencillo y no hace falta haber estudiado,
sólo quiero que transmitáis lo que habéis aprendido en clase.
Como veis, en realidad me estoy examinando yo, para saber si os he impartido
correctamente los contenidos del tema y he hecho bien mi trabajo.
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<< LINK AL CONTROL DEL TEMA 10 >>

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Y con esto…
¡¡LLEGAMOS A LA META!!
…y damos por terminado el Tema 10

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