ENERGÍA 2. Conceptos Basicos (2)

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Energía conceptos básicos.

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  • CONCEPTOS BSICOS

  • ndiceFormas de la Energa

    Sistemas de Unidades

    Terminologa Energtica.

  • Concepto de EnergaEl concepto de energa se asocia a la capacidad de producir un trabajo

    O a la capacidad de producir acciones externas

  • Manifestaciones de la energamecnica (potencial y cintica)trmica (interna, entalpa)de los enlaces qumicosde los enlaces fsicosradiacin electromagnticaelctrica

  • La humanidad emplea en sus actividades preferentemente la energa en forma:Trmica o calorficaDe trabajo mecnico y elctrico

  • Energa MecnicaSe puede expresar como el trabajo que se ejerce sobre un cuerpo Se calcula multiplicando la fuerza ejercida por la distancia recorrida

  • PotenciaEs el trabajo mecnico que incorpora el tiempoSe expresa con un nmero que cuantifica el trabajo efectuado durante un lapso de tiempoMientras ms rpido se realiza el trabajo la potencia que se desarrolla es mayor

  • Energa PotencialEs la energa asociada con la posicin del objetoHay varios tipos de energa potencial: gravitacional, elstica, elctricaun objeto sostenido en alto tiene energa potencial debido a su posicin con relacin al suelo Por ejemplo:

  • Ejemplos:tiene energa potencialUn resorte comprimido

  • La EPG de un objeto de masa m que se encuentra a una altura y de algn nivel de referencia como:La energa potencial gravitacional (EPG)Donde: g es la aceleracin de gravedad EPG = m g yes el ejemplo ms cotidiano de esta manifestacin de la energa

  • TrabajoEl trabajo necesario para elevar la masa m desde el nivel de referencia hasta la altura y es:F y = Peso y = m g y

    El objeto ha acumulado una energa m g y

  • Energa CinticaEs la energa asociada a la velocidad que adquiere un objeto durante su desplazamientoSe define como:El trabajo neto sobre un objeto es igual al cambio de su energa cintica EC = m v2

  • De un cuerpo es la energa resultante de sumar todas las energas mecnicas asociadas al movimiento de las diferentes partculas que lo componen Energa TrmicaNo se puede medir en trminos absolutos, pero es posible determinar sus variaciones

  • CalorLa cantidad de energa trmica que un cuerpo pierde o gana en contacto con otro a diferente temperatura recibe el nombre de calorEl calor es una medida de la energa trmica transferida en algn proceso

  • En una planta de generacin de energa elctricaLa energa qumica almacenada en el combustible se transforma mediante la combustin en energa trmicaLa energa trmica sirve para transformar el agua en vapor

  • La energa trmica del vapor se convierte en energa mecnica en la turbina

    Finalmente, la energa mecnica se transforma en energa elctrica en el generador de corriente alterna

  • Escalas de temperatura

  • Tiene su referencia cuando el agua se congela a nivel del mar (0C) y 100C cuando hierveEs la unidad del sistema internacionalcorresponde a 273.15 para el punto de congelacin y 373.15 para el de ebullicin del aguaEl grado KelvinEl grado centgrado o Celsius

  • Para convertir de grados Kelvin a CentgradosTC = TK 273Para convertir de grados Centgrados a FahrenheitTC = (TF -32) / 1.8TF = 1.8 (TC) +32Para convertir de grados Rankine a FahrenheitTF = TR 460Conversiones de Temperaturas

  • Energa de los enlaces qumicosEs la energa necesaria para romper el enlace especfico en la molcula

  • La energa requerida para mantener juntos los tomos de una molculaEsa energa de unin o en su caso de separacin podra utilizarse al convertirla en otro tipo de energa:trmica, mecnica, elctrica.ser la misma cantidad de energa requerida para separarlos

  • Por ejemplo:La energa necesaria para romper todos los enlaces de la molcula de metano (CH4), es 1,652 kJCH4(g) + 1,652 kJ C(g) + 4H(g)Es la misma energa que se desprende en la reaccin de formacin de metano CH4 a partir de carbono e hidrgeno:C(g) + 4H(g) 1,652 kJ CH4(g)

  • Radiacin electromagnticaLa radiacin electromagntica son ondas producidas por la oscilacin o la aceleracin de una carga elctricaLas ondas electromagnticas tienen componentes elctricos y magnticos

  • sta se puede ordenar en un espectro con ondas de frecuencias muy elevadas hasta muy bajas la longitud de onda sufre un comportamiento inverso

  • Espectro electromagntico

  • Energa elctricaLa electricidad es electrones en movimiento Se manifiesta como corriente elctricaComo el movimiento de electronesa travs de un cable conductor metlicocomo consecuencia de la diferencia de potencial que un generador aplica en sus extremos

  • Cada vez que se acciona un interruptorSe cierra un circuito elctrico y se genera el movimiento de electrones a travs del cable conductorLas cargas que se desplazan forman parte de los tomos de la sustancia del cable que debe ser conductor

  • Los metales disponen de una gran cantidad de electrones libres por lo que son los mejores conductores de la electricidadEl potencial que permite el movimiento de los electrones se mide Volts

  • Sistemas de UnidadesUnidades de base: Se refieren a unidades independientes que pueden ser definidas a partir de unidades escogidas arbitrariamente:

  • Unidades derivadas o secundarias: Resultan de diferentes relaciones o combinaciones con unidades de base

  • Unidades SI derivadas con nombres y smbolos especiales

  • Sistemas de unidades de medicinSistema Internacional (SI)Sistema Ingls Para pasar de un sistema a otro se utilizan factores de conversinSI es el de uso oficial en Mxico y en gran parte de los pases en el mundo

  • Los usos, costumbres y hbitos hacen que coexista con otros sistemas de unidades.

  • Unidad de longitud. El metro (m), es la longitud de trayecto recorrido en el vaco por la luz durante un tiempo de 1/299,792,458 de segundo.

    Unidad de masa. El kilogramo (kg), es igual a la masa del prototipo internacional del kilogramo.

  • Joule (J)

    Representa el trabajo efectuado por una fuerza de 1 Newton que desplaza su punto de aplicacin 1 metro

    1 calora = 4.18 J1 termia = 1 Mcal = 4.18 MJ1 BTU (british thermal unit) = 252 cal = 1,055 J

    Para energa elctrica1 kWh = 3,600 kJ, as como sus mltiplos, MWh y GWh.Unidades para medir la energa

  • 1 BPE (barril de petrleo equivalente) = 5,860 MJ/bl1 TEP (tonelada equivalente de petrleo)= 4.18 x 1010 J1 TEC (tonelada equivalente de carbn)= 6.27 x 1010 JPara cantidades muy grandes de energa, como las reservas de petrleo de un pas o de una regin,

  • Unidades de PotenciaEs la energa por unidad de tiempo = J/seg = W1 W = 1 Watt (1 vatio en Espaa)1 HP = (caballo de vapor o potencia)1 HP = 745.7 W ntimamente relacionada con la energa

  • Prefijos empleados Mltiplos y Submltiplos

    PrefijoFactorSmboloPrefijoFactorSmboloyotta1024Ydeci10-1dzeta1021Zcenti10-2cexa1018Emili10-3mpeta1015Pmicro10-6tera1012Tnano10-9ngiga109Gpico10-12pmega106Mfemto10-15fkilo103katto10-18ahecto102hzepto10-21zdeca101dayocto10-24y

  • Unidades de uso comn en el sector energticomiles de barriles de petrleo = kbp En el SI:mbp e inclusive MBP Sin embargo, lo comn es:lo cual puede causar confusin con el smbolo de millones o mega (M) Se acostumbra escribir:mmpc para decir millones de pies cbicos de gas en lugar de escribir Mpc

  • Se acostumbra escribir mmmbp en vez de escribir Gbp que en ambos casos son 109 barrilesCuando son miles de millones de barriles: precaucin para no equivocar la lectura del dato!!

  • Terminologa energticaLa correcta descripcin de los trminos empleados en el mbito energtico es fundamental para el buen entendimiento de lo que se pretende discutir

  • Energa. Capacidad de un sistema para producir acciones externas. Se manifiesta en forma de energa mecnica (potencial y cintica), trmica, de enlaces qumicos o fsicos, electromagntica y elctrica entre otras.

    Exerga. Es la mxima energa que puede transformarse en cualquier otra forma de energa, en determinadas condiciones termodinmicas (del ambiente).

  • Anerga. Es la parte de la energa que no puede ser convertida en ninguna otra forma de energa (por ejemplo: contenido de calor en el medio ambiente).

    Reservas energticas estimadas. Son las existencias energticas, conocidas y presumibles, no renovables, que son explotables econmicamente o que pueden tomarse en consideracin para su explotacin en un futuro prximo.

  • Reservas energticas comprobadas. Son las existencias energticas conocidas que son explotables econmicamente.

    Reservas almacenadas. Es la cantidad de energa almacenada para efectos de gestin, seguridad en el suministro o reservas estratgicas.

  • Energa primaria o bruta. Es la energa que no ha sido sometida a ningn proceso de transformacin.

    Energa secundaria o derivada. Es la procedente de la conversin de energa primaria a otras formas de energa.

  • Aplicado a una regin o pas adopta el sentido contable de balance de entradas y salidasBalance energtico