Ejercicios de repaso y autoevaluación
Capítulo 1
Emplazamiento y viabilidad de instalaciones de energía solar
1. Introducción
El Sol supone una gran fuente de energía cuyo aprovechamiento en la actualidad está poco desarrollado, y son las energías derivadas del petróleo las que abarcan en un gran porcentaje la base energética. Sin embargo, en la viabilidad de las instalaciones solares está el futuro de la energía en el Planeta.
Las formas en que se puede presentar la energía y sus diferentes transformaciones sirven para el diseño de máquinas que el hombre, a lo largo de la historia, ha inventado, proporcionándole mayor confort en el hogar y ayudándole en el desarrollo del trabajo.
Las necesidades térmicas y eléctricas hoy en día son elevadas, por lo que la posibilidad de aprovechar la energía que proporciona el Sol se hace necesaria.
Tanto en ciudades como en suelos interurbanos, las instalaciones de paneles solares ayudan a cubrir el aumento actual de la demanda energética de manera limpia y renovable.
El emplazamiento de estas instalaciones se debe realizar teniendo en cuenta el movimiento de la Tierra alrededor del Sol, estudiando tanto las variables de luz a lo largo del día como los cambios estacionales.
La inversión económica inicial se verá rentabilizada a medio y largo plazo, por lo que la viabilidad de las instalaciones solares será siempre materia de estudio previo.
2. Necesidades energéticas
Hoy en día la energía es necesaria para la vida, ya sea para proporcionar confort mediante el calor o el frío, para realizar desplazamientos o para conseguir un buen nivel de iluminación.
Asimismo, con la transformación de la energía se pueden conseguir diferentes aplicaciones en instrumentos y máquinas diseñados por los humanos.
2.1. Energía
En nuestro planeta, la energía procede en su gran mayoría de la estrella Sol, existiendo además una pequeña parte en el interior de la Tierra que se manifiesta por medio de los volcanes y los géiseres, y que produce movimientos de las placas tectónicas que forman montañas y depresiones. Estos movimientos producen terremotos.
La energía que se encuentra en la atmósfera genera rayos eléctricos, vientos, lluvia, etc.
El aprovechamiento que realiza el ser humano de esa energía natural se consigue por el desarrollo de instrumentos útiles diseñados y construidos por él.
Actividades
1. Realizar un listado de las diferentes placas tectónicas que tiene el planeta Tierra al observar un mapamundi y pensar qué ha producido sus movimientos.
2.2. Definición
La energía se define como la capacidad que tiene un cuerpo de realizar un trabajo, ya sea una máquina o el propio esfuerzo humano.
A lo largo de la historia, el ser humano, en su evolución, ha aprendido y desarrollado muchos sistemas para transformar la energía calorífica del Sol y el trabajo muscular para aplicaciones útiles como el calor del fuego, el desplazamiento de cargas, el arado de la tierra con el esfuerzo de los animales, la molienda del trigo con la fuerza del viento, la presión y la fuerza de movimiento en la máquina de vapor, el calentamiento de agua y la generación de electricidad, que es la forma de energía más consumida en la actualidad con los beneficios medioambientales que permite a la hora de su consumo.
Aprovechamiento de la energía
2.3. Unidades
Dependiendo de la forma en que se presenta la energía, lo cual se verá más adelante, existen varias unidades que se utilizan para medir la energía, el calor y el trabajo en los tres tipos de sistemas regulados:
1 Sistema Internacional (SI): utiliza el julio, que es la energía cinética de movimiento que tiene un cuerpo con una masa de 1 kilogramo y que se está moviendo a una velocidad de 1 metro por cada segundo.
1 julio = 1 newton · 1 metro
1 Sistema Técnico (ST): utiliza el kilográmetro, el cual es la energía necesaria para levantar un peso de 1 kilogramo a 1 metro de altura.
1 kilográmetro = 1 kilogramo · 1 metro
Por tanto, relaciona la masa en kilogramos-fuerza o kilopondio y la distancia en metros.
La relación del kilopondio con el newton es:
1 kilopondio = 1 · 9,80665 newton
1 Sistema Cegesimal (CGS): utiliza el ergio y relaciona la distancia (cm), la masa (gramos) y el tiempo (segundos). Está ya anticuada, utilizándose más en EE. UU.
1 ergio = 1 dina · 1 cm
Su relación con el julio es:
1 ergio = 1 · 10-7 julios
Sabía que...
Isaac Newton revolucionó la sociedad de su tiempo al no considerar un acto divino el movimiento natural de los objetos.
Existen además otras unidades para medir la energía, que son más utilizadas en la vida cotidiana, como son la caloría y el kilovatio hora.
La caloría es la cantidad de energía necesaria para elevar 1 grado de temperatura 1 gramo de agua en condiciones de presión atmosférica al nivel del mar y pasando de 14,5 a 15,5 °C (grados centígrados). Se utiliza para medir la energía térmica.
Nota
No existe una relación directa entre calorías y temperatura en grados centígrados, ya que en la primera interviene además la masa del cuerpo.
El kilovatio hora (KW.h) indica el trabajo o la energía desarrollada por una máquina o un ser vivo durante un tiempo de 1 hora y a una potencia de 1 kilovatio. Es utilizado para medir la energía eléctrica.
Actividades
2. Revisar el recibo de la luz de su domicilio y observar los términos de potencia contratada y energía consumida en kilovatios hora.
2.4. Formas de energía
Hay que recordar que la energía se define como la capacidad que tiene un cuerpo de realizar un trabajo. Dependiendo de la manera