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CENTRO DE INVESTIGACIÓN DE LOS ANDES

01 HISTORIA - ENERGÍA

LA ENERGÍA - 04

Por: Jaime Ariansen Céspedes - Instituto de los Andes

Calor, Luz y Trabajo: Para producirlos, el hombre ha utilizado, a lo largo de su historia, una gran variedad de recursos energéticos. Al principio de nuestra era, por ejemplo, el calor y la luz - para calefacción, iluminación, cocinar, etc.- eran producidos en gran medida por medio de la combustión de leña, mientras que el trabajo en pequeña escala era producido por la fuerza humana, a mediana escala se obtenía de ciertos animales domesticables - caballos, burros, bueyes, etc.- y a gran escala podía extraerse, por ejemplo, del viento que se utilizaba para mover los grandes veleros mercantes y de guerra.

Las primeras máquinas térmicas de uso práctico aparecieron hacia finales del siglo XVII. En la segunda mitad del siglo XVIII, el escocés James Watt perfeccionó la máquina de vapor y con ello se facilitó la producción industrial de cantidades relativamente grandes de trabajo a partir de la combustión, primero de leña y después de carbón mineral. A principios del siglo XIX ya existían en Inglaterra y en Estados Unidos algunos barcos de vapor que efectuaban viajes comercialmente. Antes del segundo tercio del mismo siglo, entró en servicio en Inglaterra un ferrocarril propulsado por una máquina de vapor.

Las máquinas de vapor eran de "combustión externa". Este concepto implica que la fuente de calor que se utilice no es muy importante, siempre que cumpla con ciertos requisitos. Así, una máquina de vapor que puede funcionar con leña, también puede hacerlo con carbón, con petróleo o con ciertos residuos de basura. Hace más de cien años, se construyó en Francia una máquina de vapor cuya fuente de energía era el Sol.

Hacia mediados del siglo XIX se inventaron los primeros “motores de combustión interna”. Estos requieren un combustible muy específico para funcionar. Con el tiempo, debido a razones técnicas y económicas, los motores de combustión interna, principalmente los de gasolina y diesel, se hicieron cada vez más seguros, confiables, económicos y, por tanto, abundantes. Aparecieron también otras máquinas térmicas, como las turbinas y los motores a reacción, que también consumen combustibles muy específicos. Fue así como nuestra sociedad se fue haciendo extraordinariamente dependiente de los combustibles fósiles.

Los combustibles fósiles comprenden principalmente el petróleo y sus derivados (gasolinas, diesel, turbosina, etc.), el gas natural y el carbón mineral. Al principio de la explotación de estos recursos, se consideraban ilimitados y su impacto ambiental e ra despreciable. Sin embargo, debido al extraordinario crecimiento de la población mundial (y nacional), junto con el aumento en el consumo per capita de estos recursos, sólo queda petróleo disponible para su explotación económica durante la primera mitad d el siglo XXI.

Por otro lado, el consumo masivo de hidrocarburos está produciendo ya alteraciones de la atmósfera en el ámbito mundial. Los niveles de bióxido de carbono que se detectan actualmente son significativamente mayores que los que existían en 1950. Esto produce el conocido efecto invernadero, que está produciendo ya un incremento en las temperaturas promedio mundiales. No es objeto de este curso discutir las implicaciones geográficas, biológicas, agrícolas, económicas y sociales de este calentamiento atmosférico, pero es obvio que una alteración artificial no controlada y con consecuencias que no conocemos, no puede ser deseable. Los combustibles fósiles también son causantes de la llamada lluvia ácida, que en los bosques cercanos a las áreas altamente industrializa das está causando grandes daños al suelo, y por tanto a la flora y la fauna. En las grandes ciudades, la combinación de las emisiones de gases de combustión, con algunos otros fenómenos naturales, como las inversiones térmicas, la humedad y la radiación solar produce algunos efectos indeseables para la salud humana, como el humoniebla (smog), las altas concentraciones de ozono y, en general, la concentración de componentes indeseables en la atmósfera.

Tanto por razones económicas (próxima escasez de hidrocarburos) como ecológicas (alteración de la atmósfera y el suelo), es imperativo el desarrollo de nuevas alternativas energéticas, que sean menos agresivas contra el ambiente. El actual esquema de con sumo energético, tanto en muchos países así como en el ámbito global, simplemente no es sustentable, es decir, no puede mantenerse indefinidamente sin amenazar su propia existencia. Algunos modelos que consideran los efectos que está teniendo actualmente el uso y abuso d e los combustibles fósiles, considerando las posibles tendencias futuras, amenazan con producir una catástrofe en contra de la humanidad, antes de que termine el siglo XXI.

Existen muchas alternativas energéticas. Algunas de ellas no han sido desarrolladas por limitaciones técnicas y económicas, otras se ha utilizado sólo parcialmente. Y la evolución de la energia continua y no se detendrá jamás.

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LA ENERGÍA - 03

Por: Jaime Ariansen Céspedes - Instituto de los Andes 

La Energía y el Movimiento

 

Cuando mayor es el movimiento de un objetos, mayor es el trabajo que puede realizar y por lo tanto tiene mayor energía.

 

El clásico ejemplo es el del martillo, si movemos un martillo lentamente hundirá el clavo solo un poco en la madera, si  movemos rápidamente el mismo martillo, utilizando el mismo clavo y la misma madera, se hundirá profundamente.

 

Por ese motivo el exceso de velocidad en un carro es tan peligroso. También influye el peso, cuando más macizo es un objeto posee mayor energía cinética que uno más ligero, así de simple, cuando un martillo sea mas pesado mejor trabajo podrá realizar.

Los objetos estáticos pueden realizar un trabajo apenas entren en movimiento, una pequeña piedra cuesta abajo desarrollara energía cinética. A medida que alcance mas velocidad adquiere mayor energía y puede realizar un mayor trabajo.

Este fenómeno fue denominado por primera vez por el ingeniero escocés William Rankine como "energía potencial"

Cuanto más alta sea la caída de un objeto, su energía potencial será mayor, una pequeña piedra puede atravesar el techo de un automóvil si cae desde un edificio muy alto. Y por contra posición si un objeto cae desde poca altura no puede realizar demasiado trabajo.

Ahora gracias a la moderna ciencia podemos explicarnos las características de la energía potencial y de la energía cinética y hacer las mediciones correspondientes para su uso en la vida diaria.

En resumen, La energía cinética de un cuerpo es una energía que surge en el fenómeno del movimiento. Esta definida como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa dada desde su posición de equilibrio hasta una velocidad dada. Una vez conseguida esta energía durante la aceleración, el cuerpo mantiene su energía cinética sin importar el cambio de la rapidez. Un trabajo negativo de la misma magnitud podría requerirse para que el cuerpo regrese a su estado de equilibrio.

El adjetivo "cinético" en el nombre energía viene de la antigua palabra griega para "movimiento" (kinesis). El termino energía cinética y trabajo y su significado científico proviene del siglo XIX. Primeros conocimientos de esas ideas pueden ser atribuidos a Gaspard Coriolis quien en 1829 publico un artículo titulado Du Calcul de l’Effet des Machines esbozando las matemáticas de la energía cinética.

 William Thomsom conocido como Lord Kelvin, es el que uso por primera vez  el termino energía cinética en 1849.

LA ENERGÍA - 02

Por: Jaime Ariansen Céspedes - Instituto de los Andes 

La palabra energía es relativamente nueva, la utilizo por primera vez el científico inglés Thomas Young en el año 1807. Significa en concepto y literalmente "trabajo interior" y tiene origen griego.

 

La energía hace posible realizar tareas mediante el trabajo humano o de una maquina. Cortar, moler, batir, cocinar demandan trabajo. Mover un objeto es trabajo, cuando mas pesado es la carga o mas distancia es la recorrida, se realiza un mayor trabajo.

La energía y el trabajo están directamente relacionados. Cuanto más energía tengamos mas trabajo podremos realizar.

Si bien la palabra energía es reciente, el concepto siempre ha existido, los hombres sabían que necesitaban realizar un esfuerzo físico, o ayudado por animales, instrumentos como la palanca, polea, etc. maquinas como el arado y la cocina para realizar alguna tarea especifica y esa "energía" necesaria era muy apreciada.

Ahora, gracias a la ciencia podemos comprender que solo mediante la energía se pueden realizar trabajos.

El trabajo siempre ha demandado esfuerzo y la gente lo ha experimentado muchas veces hasta desfallecer, por eso ha sido permanente su búsqueda, con ingenio y tesón, para buscar la manera de aumentar la energía que poseían exclusivamente en sus músculos.

 

Los inventos trascendentes como utilizar la fuerza del viento, la corriente de los ríos y mares, las caídas de agua y las maquinas simples como la palanca han sido logros maravillosos para el progreso de la vida del hombre.

Otro paso importante en la comprensión de la energía, es que cualquier objeto puede realizar un trabajo, siempre que este en movimiento y el lado opuesto... si el agua, una piedra o un palo están quietos, son incapaces de realizar un trabajo determinado.

 

Entonces podemos concluir que el movimiento es parte intrínseca del concepto de energía. El movimiento esta siempre realizando un trabajo y por lo tanto es una forma de energía. El primero en comprender y describir este fenómeno fue el científico ingles lord Kelvin que la denomino "energía cinética"

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LA ENERGÍA - 01

Por: Jaime Ariansen Céspedes - Instituto de los Andes

El mundo entero - agregó nuestro padre el Sol - doy mi luz y resplandor, proporciono calor a los hombres cuando tienen frío, hago que su ganado se multiplique, cada día recorro el mundo para estar mas enterado de las necesidades de los hombres  y poder satisfacer estas demandas........... Mito Inca, Garcilaso de la Vega, 1556, Comentarios Reales.

Presentación. Vivimos en medio de un océano de energía, todo esta constituido por esta fuerza vital, incluyendo las ideas y los sentimientos, la naturaleza trabaja sin pausa generando y transformando energía que es necesario aprovechar correctamente.

La energía es la esencia de lo vital y es tal su importancia para el bienestar de los pueblos, que todos debemos darle una prioridad especial.

La planificación y el esfuerzo armónico para conquistar la energía que necesitara el Perú para su desarrollo deben ser permanentes.

La disponibilidad de energía ha sido y es uno de los factores más importantes en el desarrollo tecnológico y en el nivel de bienestar de las naciones.

Los recursos energéticos son usados por el hombre para satisfacer algunas de sus necesidades básicas en forma de calor, luz y trabajo.

 

El calor es necesario para un gran número de aplicaciones, como la climatización del espacio, la cocción de alimentos, o la producción o transformación de algunos compuestos químicos.

La utilización doméstica del calor, con el dominio del fuego en la época prehistóricas y la invención de las máquinas térmicas a partir del siglo XVII, constituyen algunos de los logros tecnológicos más grandes en la historia de la humanidad en general y para el turismo y la hotelería en particular.

 

La luz ilumina nuestra existencia y hace posible el trabajo en particular y la vida en general durante las veinticuatro horas del día. Prácticamente es imposible pensar en la actualidad en un hotel o restaurante en un lugar sin energía, para mil tareas, cada una mas importante que la otra, es necesario tener un "enchufe" para conectar nuestro negocio.

 

El trabajo, por otro lado, se utiliza para una variedad de procesos en los que hay que vencer fuerzas de oposición: para levantar una masa en un campo gravitatorio; para deformar un cuerpo, estirar una liga o un resorte o hacer fluir un líquido o gas; para la mayoría de los procesos industriales, al transformar materia prima en producto terminado; para el transporte de personas y de mercancías y hasta para tocar cualquier instrumento musical.

Calor, luz y trabajo, en el sentido aquí expuesto, son tres necesidades básicas en cualquier grupo humano, del nivel social, económico o tecnológico que se quiera.

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