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El poder de la energía
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Enumeración y síntesis de los distintos tipos de energía.
Revista Nº 15 julio-agosto 1995
Cuando Dios inició su magna obra de la creación del Universo, estaba utilizando lo que, tal vez, podríamos denominar ¿energía Divina? Nace de allí, quizás, la primera manifestación de energía, de movimiento, de trabajo, en resumidas cuentas. Porque a la energía se le define como aquella capacidad de producir "trabajo", entendiéndose por éste al proceso mediante el cual un cuerpo se puede desplazar, modificar o transformar mediante la acción de una fuerza.
¿Qué pensó aquel hombre que, con toda seguridad en la oscuridad de la noche, logró encender el primer fuego? Estaría al alcance de su precario entendimiento todo lo que conseguirían luego sus descendientes. Seguro que no. Porque ni hoy, con todo lo que el hombre ha sido capaz de inventar, producto de su energía vital, somos incapaces de imaginarnos cómo será el mundo en unos quinientos años más, ni siquiera cien.
Pero, al poner Dios al sol en lo alto, en esa semana de trabajo en la que estableció el orden en el caos, entregó la energía primordial que mantiene la vida en nuestro planeta, aquella que proviene de la radiación solar, la cual se transfiere el ecosistema transformándose en las muy variadas formas de energía que conocemos.
La radiación solar, en conjunto con la fuerza gravitacional, genera los climas y los cambios climáticos, el desarrollo de plantas y animales, el calor y el viento, y la evaporación del agua de los mares, la cual, en forma de nubes, es transportada por los vientos hasta la cordillera, cayendo luego en forma de lluvia para dar cuerpo a los ríos, lagos y caídas de agua que el hombre aprovecha para generar electricidad.
La vida de la humanidad depende de las diversas formas de energía que extraemos de la naturaleza, convirtiéndolas en útiles para nuestro uso mediante diversos procesos tecnológicos.
CON NOMBRE Y APELLIDO
Es posible clasificar a la energía de varias maneras. Una de ellas, por ejemplo, puede ser en términos de agruparlas de acuerdo a su extracción o en forma indefinida. Vale decir, de acuerdo a la disponibilidad del recurso en la naturaleza. De tal modo que en ese caso podríamos hablar de energías renovables, no renovables e inagotables. Veamos:
Renovable
Es aquella en que en el proceso de renovación interviene el hombre. En este caso están la leña y los combustibles derivados de ella.
Agotable o No Renovable
Es aquella que no podemos reponer una vez gastada o bien aquella en que se requerirán millones de años para que se produzcan nuevamente. Es el caso del carbón, el petróleo, el gas natural, el uranio, etc.
Inagotable
Como su nombre lo indica, es aquella que no se agota y que proviene del agua de los ríos, el sol y el viento.
Otra manera de clasificar a las energías tiene que ver con el hecho de estar directamente disponibles en la naturaleza para su uso final o si se requiere de un proceso que las conviertan en utilizables.
Así se dan:
Primarias
Son aquellas que provienen de fuentes naturales y pueden ser usadas directamente. En este caso están el petróleo, gas natural, carbón, leña, hidráulica (agua), eólica (viento), solar.
Secundarias
Se trata de aquellas que se obtienen a partir de la transformación de fuentes naturales, como gasolina, parafina, gas, gas licuado, aceites residuales, coke, gas de carbón, electricidad, etc.. Se les denomina también finales.
También a las energías se les puede clasificar agrupándolas según la generalización de su uso. En tal caso, tendríamos la siguiente definición.
Convencionales
Las que más se usan son: carbón, petróleo, termo o hidroelectricidad, gas natural, biomasa y energía nuclear.
No Convencionales
Se trata de aquellas de uso no generalizado, como solar, eólica, geotérmica, oceánica, biogás.
DESDE EL ORIGEN DE LOS TIEMPOS
La energía la hemos usado siempre, desde el comienzo de los tiempos. Al inicio, el hombre utilizó su propia energía muscular, la de los animales, del agua y del viento para procurarse alimentos, elaborar sus primeras herramientas y armas. Llegó al punto de esclavizar a otros seres humanos para usar su energía en trabajos más pesados, como transporte, construcción de caminos y edificaciones. Más tarde, mediante molinos, aprovechó la fuerza de los vientos para moler el grano y obtener energía mecánica que usó en la extracción de agua y numerosas otras labores.
Al cabo de los años, la invención de la pólvora impulsó la extracción y uso del carbón, mediante el cual pudo tratar el hierro que le servía para fabricar cañones. También descubrió la utilidad del carbón como combustible para calefaccionar viviendas, para cocinar y hasta para producir gas de carbón que comenzó a usar para iluminar casas y calles.
La invención de la máquina a vapor, en 1760, incrementó considerablemente la utilización del carbón como fuente de energía para la industria y el transporte. Fue el comienzo de la revolución industrial, con lo cual se estimuló la investigación para la búsqueda de nuevas fuentes de energía.
Con la energía eléctrica, la cual aprendió a producir y a distribuir rápidamente, inició la tarea de perforar la tierra en busca de la extracción de petróleo y gas natural, produciéndose así la expansión de la civilización industrial a casi todo el planeta.
La electricidad, el petróleo y el gas impulsaron una etapa de inventos que cambiaron la vida en el mundo entero. Nació el automóvil, el avión, el telégrafo, el teléfono, la radio, el cine, la televisión, los computadores. En fin, un avance tecnológico vertiginoso. De tal manera que la energía se convirtió en un recurso fundamental para el desarrollo económico de los países. De su producción y consumo depende el nivel de vida de su población. Por lo tanto, mientras mayor es el nivel de vida de la población de un país, mayor es el consumo energético.
El consumo de energía, sin embargo, trae aparejado uno de los mayores problemas que enfrenta la actual civilización: la contaminación ambiental, tema que abordamos en esta edición.
LA ENERGIA TRADICIONAL
Se definen como sistemas energéticos convencionales a aquellos de uso frecuente, en los cuales se emplea tecnología de uso común, desde la extracción del recurso energético natural hasta su transformación en un producto útil para el consumidor final. Enseguida detallamos los recursos que pertenecen a esta base energética convencional.
El petroleo
El petróleo, denominado también el oro negro, es un líquido oleoso, de aspecto barroso y de color oscuro y olor fuerte, constituido por una mezcla de hidrocarburos. Se le encuentra a profundidades que fluctúan entre los mil a tres mil metros. Las teorías modernas afirman que su origen es fósil, es decir, que está formado por la materia orgánica en vías de petrificación.
Se extrae perforando la superficie terrestre con un gran taladro e introduciendo en el depósito (pozo) enormes mangueras y tuberías conectadas a una bomba extractora que lo succiona hasta vaciarlo.
Una vez extraído, se almacena en depósito y se envía por medio de oleoductos hasta los puertos de embarque. De allí es distribuido a los diferentes países en barcos petroleros.
En Chile, tanto el petróleo nacional (Magallanes), como el importado, llega hasta las refinerías de Concón y Concepción. En esta última ciudad existe un oleoducto que llega desde Argentina. La refinación permite separar los diferentes componentes: gasolina, aceite diesel, bencina, parafina, gas licuado o materias primas para fabricación de plásticos o fibras textiles.
Se trata de un recurso natural no renovable, de combustión contaminante.
El carbón mineral
Es de origen fósil y se encuentra bajo la superficie, extrayéndose desde las minas de carbón. Antes se utilizaba la picota para su extracción; hoy se usan los barrenos neumáticos, que perforan y descuajan la veta con mayor facilidad y rendimiento.
Se utiliza tal cual la naturaleza lo entrega. Sólo se separa en diferentes tamaños y se limpia de polvillo y cenizas. Se transporta en barcos, trenes y camiones hasta los lugares de venta y consumo.
En Chile el carbón mineral se emplea en las fundiciones de metales, producción de electricidad en las centrales termoeléctricas, en calderas de vapor para calefaccionar edificios, producir gas de cañería y para cocinar.
Se trata de un recurso natural no renovable de combustión contaminante.
Gas natural
Se encuentra bajo la tierra, a veces solo y formando grandes "bolsas" de gas; otras veces, en compañía del petróleo. Puede estar en forma de gas natural puro o formando parte de un pozo de petróleo. Al estar bajo tierra está sometido a grandes presiones (como el aire dentro de un globo), de modo que al "pinchar" la superficie justo encima de un depósito, los gases y una parte del petróleo mismo, salen disparados hacia la superficie.
El gas se extrae por medio de una tubería y se envía a través de gasoductos directamente a las centrales de distribución, almacenándose en grandes tanques para su posterior distribución a los usuarios por medio de redes distribuidores.
En Chile solamente en Punta Arenas se utiliza gas natural. Actualmente (notas aparte), dos consorcios están proyectando la próxima llegada del gas natural a gran parte del país.
Se trata de un recurso natural no renovable y de combustión menos contaminante que otros combustibles.
La electricidad
La electricidad se genera a partir de otras fuentes de energía, principalmente en: centrales hidroeléctricas, donde se usa la fuerza mecánica del agua, o en centrales termoeléctricas, donde se produce electricidad a partir del carbón y otros combustibles.
Su transporte se hace a través de extensos cables que la llevan hasta las estaciones de distribución (como Chilectra) y desde allí al tendido eléctrico, alcanzando luego a los hogares, industrias, etc.
- Centrales Hidroeléctricas
En ellas el agua se acumula a gran altura sobre las salas de máquinas, donde están las turbinas y se hace bajar por grandes tuberías y túneles. Al llegar abajo, a gran velocidad, hace girar las turbinas produciendo la electricidad.
- Centrales Termoeléctricas
Estas producen electricidad mediante turbinas movidas por vapor a presión, el cual se produce al calentar agua empleando diversos combustibles, como carbón, gas licuado, petróleo o incluso leña o carbón vegetal.
La hidroelectricidad es un recurso renovable, mientras que la termoelectricidad consume recursos naturales no renovables y que, además al ser quemados, contaminan la atmósfera.
La biomasa
Es la que está constituida fundamentalmente por la leña y los desechos forestales y agrícolas (ramas, hojas, cortezas). Se usa para generar energía calórica. La leña, antes de ser usada, se somete a un proceso de secado. También se utiliza para producir carbón vegetal por medio de un proceso de transformación que ocupa entre seis a doce toneladas de leña para producir 1 tonelada de carbón vegetal.
Es un recurso natural renovable, pero se requiere una adecuada explotación y renovación del bosque. Su combustión es contaminante.
Energía nuclear
Para obtener electricidad de la energía nuclear se somete a un proceso denominado Fisión nuclear (de fisus: fisurar, romper). En este proceso se rompen núcleos atómicos para liberar la energía contenida en su interior. La cantidad de energía liberada por Fusión nuclear es muy grande, pero peligrosa. Tanto su extracción como su manejo y desechos presentan graves riesgos de contaminación letal y la base material para obtenerla, el uranio, no es renovable. Su uso está reservado a las potencias desarrolladas fundamentalmente.
LAS ENERGIAS AMISTOSAS
Se denominan sistemas de energía no convencional a aquellas formar energéticas que no utilizamos comúnmente. El reemplazo de los sistemas energéticos convencionales por los no convencionales es un proceso muy largo y de alto costo. La ventaja es que su uso no contamina el medio ambiente y en su producción se utilizan recursos naturales renovables e inagotables, como el viento, el sol y los mares.
Energía solar
La energía proveniente del sol se transforma en electricidad mediante el empleo de un sistema denominado conversión fotovoltaica. Se emplea exitosamente para proveer de energía eléctricas los satélites artificiales. También los llamados colectores solares aprovechan la energía solar, absorbiendo la radiación del sol para luego calentar agua almacenada en tuberías. Otra manera de hacerlo es a través de la utilización de grandes espejos curvos para concentrar el calor del sol sobre superficies pequeñas y generar así vapor de agua para su utilización en centrales termoeléctricas en reemplazo de combustibles fósiles (petróleo, gas o carbón).
Energía eólica
La energía eólica se obtiene de las corrientes de aire, es decir, de la fuerza de los vientos. Se ha usado desde hace más de 3.000 años, para mover barcos a vela o los molinos en la molienda del grano y la extracción de agua desde los pozos profundos. En la actualidad con mejores materiales, diseños e ingeniería más sofisticada, se construyen centrales eoloeléctricas, en las cuales la energía del viento se transforma en electricidad.
La agricultura, en lugares muy aislados, suele utilizar molinos eólicos para el bombeo de agua.
Energía geotérmica
Este tipo de energía aprovecha el calor almacenado en el interior del planeta, el cual, al salir a la superficie, se manifiesta en agua en ebullición que escapa a la superficie en forma de vapor (Geiseres). Para aprovecharla se perfora el terreno hasta llegar a profundidades con temperaturas elevadas. Luego se introducen tubos para extraer el agua caliente y el vapor que surge, conduciéndolos hasta la turbina de una central convencional para producir electricidad.
Biodigestión
Es la que resulta del simple proceso químico de fermentación (pudrimiento) de residuos orgánicos, como el estiércol, hojas, cáscaras, etc., proceso en el cual se libera una cantidad de gases. Es lo que denominamos biogás.
Como tecnología apropiada, el biogás se puede transformar en otros tipos de energía, como solar, electricidad o energía mecánica. El biogás se puede producir también en plantas biogasificadoras, colocando los residuos orgánicos mezclados con agua en un gran recipiente cerrado (digestor), donde se produce la fermentación por medio de bacterias anaeróbicas.
Energía Oceánica
Es aquella que se obtiene a partir del movimiento del oleaje y de las mareas de los océanos. Constituye una fuente inagotable de energía mecánica. Es la menos explotada de las energías no convencionales por el alto costo de las instalaciones que se requieren para aprovechar el oleaje del mar. Existen, en todo caso, estaciones experimentales en algunos países desarrollados, como Francia y Gran Bretaña.
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