¿Qué es la Energía?

La energía es la propiedad asociada a los cuerpos o a los sistemas que les permite realizar cambios en ellos mismos o en otros cuerpos. Se manifiesta a través de las transformaciones que ocurren en la naturaleza.

Formas de Energía

La energía puede presentarse de diversas formas:

• Eléctrica: Es la que producen los generadores eléctricos, asociada a la corriente eléctrica.
• Térmica: Es la energía interna de los cuerpos que produce cambios en su estado físico y en su temperatura. Se relaciona con el movimiento de las partículas que componen la materia.
• Nuclear: Es la almacenada en los núcleos atómicos y que se libera en los procesos de fusión y fisión nucleares, en los que parte de la masa se transforma en energía (principalmente térmica y radiante).
• Radiante: Es la que poseen las ondas electromagnéticas (luz visible, infrarrojos, ultravioleta, etc.). La energía solar es especialmente importante porque de ella proceden, directa o indirectamente, otras formas de energía, como la energía cinética del viento o la energía química almacenada por los seres vivos mediante la fotosíntesis.
• Química: Es la que se almacena en los enlaces químicos de las sustancias. Se pone de manifiesto en las reacciones químicas que suceden tanto en la materia inerte como en los seres vivos (metabolismo).
• Mecánica: Es la suma de la energía cinética y la energía potencial de un cuerpo o sistema. Se intercambia mediante la realización de un trabajo.

Tipos de Energía Mecánica

• Cinética (Ec): La poseen los cuerpos por el hecho de estar en movimiento. Depende de dos factores: la masa (m) del cuerpo y su velocidad (v).

  Ec = ½ · m · v²

• Potencial Gravitatoria (Ep): La poseen los cuerpos por estar a cierta altura (h) sobre la superficie de la Tierra (o de otro cuerpo celeste), debido a la atracción gravitatoria. Depende de la masa (m), la aceleración debida a la gravedad (g) y la altura (h). Ejemplo: las gotas de lluvia o el granizo antes de caer.

  Ep = m · g · h

  (Donde g ≈ 9,8 m/s² en la superficie de la Tierra)

• Potencial Elástica: Es la que se acumula en cuerpos o sistemas elásticos que experimentan una deformación no permanente. Ejemplo: un muelle comprimido o un arco tensado al lanzar una flecha.

Transferencia de Energía: Trabajo

Una fuerza realiza un trabajo (W) sobre un cuerpo cuando este se desplaza bajo la acción de dicha fuerza. El trabajo es una medida de la energía transferida.

La expresión matemática del trabajo realizado por una fuerza constante (F) que actúa en la dirección del desplazamiento (d) es:

W = F · d

El trabajo es una de las formas en las que la energía (como la cinética y la potencial) se intercambia o se transfiere entre sistemas.

La unidad de trabajo y energía en el Sistema Internacional es el Julio (J).

1 Julio (J) = 1 Newton (N) · 1 metro (m)

Conservación de la Energía

El principio de conservación de la energía establece que la energía total de un sistema aislado permanece constante; es decir, la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma de una forma a otra.

Sin embargo, en muchas transformaciones energéticas, parte de la energía inicial se convierte en calor debido a procesos como el rozamiento. Este calor a menudo se disipa al medio ambiente y no puede ser completamente aprovechado para realizar trabajo útil. Por ello, se dice que el calor es una forma degradada de energía en el contexto de la eficiencia de las transformaciones.

Fuentes de Energía

Las fuentes de energía son los recursos existentes en la naturaleza de los que la humanidad puede obtener energía para utilizarla en sus actividades.

Fuentes No Renovables

Son aquellas que existen en cantidades limitadas en la naturaleza y que se consumen mucho más rápido de lo que se forman, por lo que tienden a agotarse.

• Combustibles fósiles:
  • Carbón: Roca sedimentaria formada por la descomposición de grandes cantidades de restos vegetales acumulados durante millones de años.
  • Petróleo: Líquido oleoso formado por la descomposición de materia orgánica (principalmente plancton marino) enterrada bajo capas de sedimentos durante millones de años.
  • Gas natural: Mezcla de gases (principalmente metano) formada en condiciones similares al petróleo, a menudo encontrado en yacimientos junto a este. Su combustión es más limpia que la del carbón y el petróleo, pero también contribuye al efecto invernadero.
• Leña (uso no sostenible): Aunque la madera es biomasa (potencialmente renovable), su tala masiva e insostenible contribuye a la deforestación del planeta.
• Energía Nuclear (de fisión): Se obtiene de la fisión nuclear de átomos pesados, como el uranio. Libera una gran cantidad de energía por unidad de masa. Es muy eficiente para generar electricidad (aproximadamente una cuarta parte de la electricidad en España se obtiene de esta fuente), pero genera residuos radiactivos peligrosos.

Fuentes Renovables

Son aquellas que se consideran inagotables a escala humana o que se regeneran naturalmente a un ritmo igual o superior al de su consumo.

• Solar: Proviene de la radiación electromagnética emitida por el Sol, resultado de las reacciones de fusión nuclear en su interior. Se aprovecha mediante paneles solares fotovoltaicos (electricidad) o térmicos (calor).
• Eólica: Utiliza la energía cinética del viento (aire en movimiento) para mover aerogeneradores y producir electricidad en las centrales eólicas.
• Hidráulica: Aprovecha la energía potencial gravitatoria del agua almacenada en embalses o la energía cinética de ríos para mover turbinas y generar electricidad en centrales hidroeléctricas.
• Mareomotriz y Undimotriz: El mar almacena energía cinética. La mareomotriz aprovecha el movimiento del agua durante las mareas (subida y bajada del nivel del mar por la atracción gravitatoria del Sol y la Luna). La undimotriz aprovecha la energía de las olas, originadas por la acción del viento sobre la superficie del mar.
• Geotérmica: Utiliza el calor interno de la Tierra. Se aprovecha el calor de capas profundas, géiseres o fumarolas para obtener agua caliente, calefacción o generar electricidad.
• Biomasa: Es el conjunto de materia orgánica no fosilizada (restos vegetales, cultivos energéticos, residuos animales, etc.). Se obtiene energía de ella mediante su combustión directa o su transformación en biocombustibles (biogás, bioetanol, biodiésel) a través de procesos como la gasificación, la descomposición anaerobia o la fermentación.