Ahorremos energía secuencia

UIMP EL DESARROLLO DEL PENSAMIENTO CIENTÍFICO TÉCNICO EN EDUCACIÓN PRIMARIA

¡AHORREMOS ENERGÍA ! 3er Ciclo de Educación Primaria

Para citar: Domínguez Castiñeiras (2008). “Ahorremos energía”. En: Pro Bueno, Antonio de (Dirección Editorial). El desarrollo del pensamiento científico-técnico en Educación Primaria. Madrid: Ministerio de Educación, Política Social y Departe. Secretaría General Técnica. Subdirección General de Información y Publicaciones. ISBN: 978-84-369-4590-4. D.L.: M 45209-2008. NIPO: 660-08-058-1, pp.137-171.

Objetivos de aprendizaje

Al finalizar la unidad se espera que seas capaz de:

1. Reconocer y distinguir entre sí los diferentes tipos de energía, describir las bases

para dicha distinción y clasificar el tipo a que pertenecen algunos ejemplos

habituales.

2. Describir en qué condiciones y de qué forma se producen transformaciones de unos

tipos de energía en otros.

3. Interpretar, en términos de transformaciones y transferencias de energía, distintos

procesos, por ejemplo, de redes y cadenas alimentarias, de fabricación de materiales,

de procesado de alimentos...

4. Distinguir entre tipos de energía y tipos de recursos energéticos (o fuentes de

energía).

5. Comparar distintos combustibles en cuanto a la energía que proporcionan, su

precio y los costes medioambientales de su uso.

6. Explicar por qué hay que "ahorrar energía".

7. Argumentar las ventajas e inconvenientes de distintos métodos de ahorro

energético a escala nacional y planetaria, y proponer medidas concretas para el ahorro

energético doméstico y en el centro escolar.

8. Transformar enunciados de la vida cotidiana relacionados con la energía,

formulándolos en términos acordes con la física.

Actividad 1: ¿Qué sabemos de la energía?

Piensa un poco sobre estas cuestiones y, después, discútelas con tus compañeros y

compañeras. Con las respuestas elaborad un cartel con letras grandes para que los demás

puedan leerlo:

1 ¿Qué es para ti la energía?

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

2 Escribe cuatro palabras asociadas con el vocablo energía.

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

3 ¿De dónde obtenemos las personas la energía que gastamos en movernos, correr,

hablar, estudiar, etc.?

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

Actividad 2: ¿Cómo conseguimos las personas la energía que necesitamos?

1. Imagina que tienes que recorrer el camino entre tu casa y el centro, corriendo. En

esta actividad utilizas energía. ¿De dónde la consigues? Es probable que entre las

respuestas que habéis dado en el apartado 3 de la actividad 1 aparezcan éstas:

AGUA

AIRE

PERSONAS DORMIR

COMIDA

SOL

Elegid una de ellas, la que os parezca más adecuada, y unid por medio de una flecha

"personas", a la respuesta elegida, para indicar que las personas obtienen así su

energía.

2. Une con una flecha la respuesta elegida en la cuestión anterior (columna de la

izquierda) a lo que pienses que es su fuente de energía (columna de la derecha)

AGUA AGUA

AIRE AIRE

DORMIR DORMIR

COMIDA COMIDA

SOL

otras

SOL

otras

De esta forma hemos establecido una ruta de energía en sentido inverso, es decir,

desde la persona que la utiliza hasta la fuente.

Actividad 3: Tipos de energía.

1. En la actividad anterior hemos trabajado con dos tipos de energía, la de la luz, y la química, como la que se obtiene de los alimentos (jamón, hierba, etc.). La energía que conseguimos cuando comemos una chuleta, por ejemplo, ¿para qué la usamos?, o en otras palabras, ¿cómo la gastamos?

_____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ 2. Califica de 1 a 5 las actividades y funciones humanas que se indican en la siguiente tabla, según te parezca que requieren más o menos energía. Hazlo trazando una x en la columna correspondiente. (El 1 indica la que requiere menor energía y el 5 la que requiere la máxima energía).

1 2 3 4 5

BAJAR ESCALERAS

COMER

CORRER

ESCRIBIR

LAVAR PLATOS

MANTENERSE CALIENTE

NADAR

PASEAR

3. Compara este orden con el de otros grupos de compañeros y con los datos que tiene tu profesora o profesor.

_____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________

Actividad 4: Tipos de energía. La energía cinética.

1. La energía no está presente únicamente en las actividades humanas, sino también en el mundo inanimado: un muelle en tensión, un explosivo, una bolsa de agua caliente o un balón lanzado con fuerza son ejemplos de sistemas inertes con energía. Seguro que podrás indicar otros. _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 2. Con frecuencia habrás oído hablar de diferentes tipos o formas de energía: términos como energía cinética, energía térmica, energía potencial gravitatoria o energía química no te sonarán desconocidos, pero vamos a detenernos un poco en ellos.

Energía cinética es la energía que tiene un objeto por estar en movimiento. Todo objeto en movimiento la tiene, y la cantidad de energía cinética depende de su masa y, sobre todo, de su velocidad, de acuerdo con la expresión:

Ec = representa la energía cinética

Ec = ½ m v2 m = representa la masa

v = representa la velocidad

Si expresamos la masa en kilogramos (kg) y la velocidad en metros por segundo (m/s), la energía cinética vendrá indicada en joules o julios (J), que es la unidad de energía en el sistema internacional (S.I.).

Repara en que la velocidad influye más que la masa en la energía cinética. Veamos un ejemplo: fíjate en las tres bolas, en sus masas y en sus velocidades.

3kg 2 m/s Ec = ½ x 3 x 4 = 6 J

6kg 2 m/s Ec = ½ x 6 x 4 = 12 J

3kg 4 m/s Ec = ½ x 6 x 16 = 24 J

¿Qué tuvo más efecto sobre la energía cinética, aumentar (al doble) la masa o aumentar (al doble) la velocidad? ____________________________________________

Actividad 5: Aplicación-reestructuración

Estima la energía cinética que tienen:

a) Un coche circulando por una autopista

b) Una pelota de tenis (durante el juego)

c) Una flecha disparada por un arquero

Explica por qué:

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

Actividad 6: Tipos de energía. La energía potencial gravitatoria

A la energía que tienen los objetos por estar a una cierta altura le llamamos energía

potencial gravitatoria: tienen energía potencial gravitatoria el agua de un embalse,

una maceta en una ventana o una persona en lo alto de un trampolín. La cantidad de

energía potencial gravitatoria depende de la masa y de la altura, y podemos calcularla

mediante la expresión:

Epg = representa la energía potencial gravitatoria

Epg = mgh m = representa la masa del objeto

g = representa la aceleración de la gravedad h = la altura desde la que puede caer el objeto

Para que la Epg venga dada en julios, la masa ha de estar en kilogramos y la altura en

metros. Para g podemos tomar el valor de 9,8 m/s2.

Repara en que la masa y la altura influyen por igual en la energía potencial. Veamos un

ejemplo: fíjate en las tres bolas, en sus masas y en la altura desde la que caen.

3 kg 10m Epg = 3 x 9,8 x 10 = 294 J

3 kg 20m Epg = 3 x 9,8 x 20 = 588 J

6 kg 10m Epg = 6 x 9,8 x 10 = 588 J

6 kg 20m Epg = 6 x 9,8 x 20 = 1176 J

¿Qué tuvo más efecto sobre la energía potencial gravitatoria, aumentar (al doble) la masa o aumentar (al doble) la altura? _________________________________________

Actividad 7: Aplicación-reestructuración

Estima la energía potencial gravitatoria de:

a. Un hombre en un trampolín

b. Una maceta en lo alto de un edificio

c. Una ave volando en las alturas Explica por qué:

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

Actividad 8: Energía térmica y energía química.

A la energía que tienen los objetos en función de su temperatura se la denomina

energía térmica. Así, una bolsa de agua caliente tiene más energía térmica que

cuando está fría. Necesitamos reponer nuestra energía térmica cuando cedemos

calor al ambiente.

A la energía que tienen las sustancias por su composición química podemos llamarla

energía química. Así por ejemplo, una moto utiliza la energía química de la gasolina.

Nosotros tomamos la energía química de los alimentos y la usamos en nuestras

actividades y en mantenernos calientes. Por eso nuestros requerimientos

energéticos cambian según las épocas del año y la temperatura, según el tipo de

trabajo que haga cada persona, etc.

Pon al lado de cada una de estas comidas la época del año en que son más habituales:

- cocido____________________

- ensalada___________________

- chocolate con churros_________

- gazpacho__________________

- lacón con grelos_____________

- fabada____________________

Explica por qué crees que el cocido se toma en la época del año en que es típico.

_______________________________________________________________________ De las formas de energía que hemos visto (cinética, potencial gravitatoria, térmica y química), ¿cuáles son fáciles de almacenar? Razona tu respuesta.

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________ ¿Puedes poner ejemplos de almacenamiento de alguna de esas formas de energía?

_______________________________________________________________________

Actividad 10: ¿Qué ocurre cuando se transforma la energía?

En muchos procesos, al transformarse la energía, no lo hace a una única forma. Igualmente, al transferirse energía de un cuerpo, no se transfiere sólo a otro cuerpo u objeto, sino a varios.

Por ejemplo, cuando arrancamos un automóvil, la energía química de la gasolina se transforma en energía cinética, que pone en movimiento el automóvil. Pero, además, el motor se calienta, debido a que parte de la energía de la gasolina se ha transformado en energía térmica.

En muchos aparatos de uso frecuente que funcionan conectados a la corriente eléctrica puede observarse este calentamiento: una lámpara ilumina debido a la energía radiante (luz), pero también se calienta debido a que parte de la energía eléctrica se transforma en energía de térmica. Una aspiradora pone en movimiento el aire (le comunica energía cinética) para hacerlo pasar por un filtro que retiene el polvo, pero además se calienta el motor y el aire que sale (energía térmica).

- ¿Por qué tenemos que repostar gasolina cuando utilizamos el coche?

- ¿Por qué tenemos que pagar cada mes por distintas formas de energía y no una sola vez

en la vida?

- ¿Por que tenemos que comer todos los días (varias veces)?

Reflexiona un poco sobre estas cuestiones, y después discutidlas en grupo:

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

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Actividad 11: Las actividades de los seres vivos consumen energía.

A continuación, en el Cuadro 1, te proponemos algunos ejemplos de procesos en los que se consume energía. Analízalos con tu

profesor y compañeros y completa los recuadros que están en blanco.

Proceso Dispositivo Fuente de energía Se obtiene Destino de la energía

Crecer la hierba La célula vegetal Sol Glucosa Energía en los tejidos nuevos y energía térmica cedida al ambiente

Circulación de la sangre Corazón Glucosa Transporte de gases y nutrientes

Energía térmica cedida al ambiente

Engordar (una vaca) La célula animal Alimentos Tejidos nuevos Energía en los tejidos nuevos y energía térmica cedida al ambiente

Ducharnos Calentador Butano Agua caliente Aumentar la temperatura del agua y energía térmica cedida al ambiente

Calentar una habitación

Una vuelta en moto

Cuadro 1

Actividad 12: ¿Cuanta energía consumimos?

En el Cuadro 1 hay dos energías finales poco degradadas: las almacenadas en la hierba y en la vaca, en los tejidos nuevos que se desarrollan al crecer o engordar. Sin embargo, sólo una pequeña parte de la energía de partida ha conservado su utilidad. La mayor parte de la energía de partida en ambos procesos se transformó en energía térmica. Podrás hacerte una idea de la disminución de energía útil que se produce entre la que se almacena en nuestro cuerpo cuando crecemos o engordamos y la que ingerimos con los alimentos comparándola con la que ingiere y almacena la vaca.

Veamos algunas cantidades de energía (aproximadas) que intervienen:

- Energía radiante, proveniente del sol, que incide sobre 1 metro cuadrado de prado

durante un año: 8 000 000 kJ.

- Crecimiento de la hierba en el m2 de prado: 20 000 kJ

- Hierba comida por la vaca: 3000 kJ

- Energía incorporada al nuevo tejido de la vaca (filete): 125 kJ (equivalentes a unos 10 g de carne).

Como ves, en cada eslabón de la cadena aparece mucha más energía al principio que al final. ¿Dónde están las cantidades de energía que faltan?

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_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

La energía cambia de una forma a otra (se transforma) y pasa de un cuerpo a otro (se

transfiere), pero en cualquier transformación o transferencia, parte de esa energía se

transforma en energía térmica que, finalmente, se cede al ambiente. Podemos decir que

pierde calidad, o que se degrada. Esto quiere decir que después de cualquier proceso real

en que haya habido transformaciones o transferencias de energía −que son casi todos− la

energía pierde parte de sus posibilidades de volverse a transformar o transferir, y por tanto

pierde utilidad, se degrada. Por eso nos vemos obligados a consumir energía

continuamente

Actividad 13: ¿Se degrada la energía?

Podemos imaginar multitud de procesos en los que se transformen las diferentes formas de energía de partida (butano, gasolina, energía eléctrica...), energías útiles, poco degradadas; dichos procesos pueden hacer funcionar máquinas, electrodomésticos, etc. Pero cuando funcionan, las máquinas se calientan; ello es debido a que parte de la energía se transforma en energía térmica, que acaba cediéndose al ambiente incrementando su temperatura

La forma final de energía más frecuente es energía térmica cedida al ambiente, que es una forma de energía poco útil, muy degradada, irrecuperable.

Debido a la degradación, podemos observar cómo las formas de energía iniciales son más útiles que las finales, es decir, pueden utilizarse en más procesos.

¿Serías capaz de imaginar algún proceso en que se transforme la energía térmica del ambiente?

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Actividad 14: ¿Cómo se transforma la energía?: centrales hidráulicas

En los ejemplos anteriores vimos que la energía puede pasar de un lugar a otro, por ejemplo:

SOL HIERBA VACA PERSONA

Cuando levantamos una pelota le transferimos energía, o continuamente transferimos energía térmica al ambiente, si está a menor temperatura que nuestro cuerpo. Es decir, la energía se transfiere de un cuerpo a otro.

Además, la energía puede cambiar de forma, transformarse en energía de otro tipo. Por ejemplo, la energía potencial del agua almacenada en un embalse se transforma en energía cinética al caer. La energía hidráulica es una fuente primaria de energía, de las denominadas renovables. No se agota, aunque depende del clima.

¿Se te ocurre alguna posibilidad más?

Discutid qué ventajas e inconvenientes tienen este tipo de centrales de producción de energía eléctrica. También podéis consultar en Internet las siguientes direcciones:

http://www.unesa.net/unesa/html/sabereinvestigar/esquemas/resolucion800/hidroelectrica

.swf

http://revista.consumer.es/web/es/20050401/medioambiente/

http://www.unesa.net/unesa/html/sabereinvestigar/largoviaje/huellapaisajes.htm

ENERGÍA HIDRÁULICA

VENTAJAS DESVENTAJAS

• Usan una forma renovable de energía

• Es limpia, pues no contamina ni el aire ni el agua.

• A menudo puede combinarse con otros beneficios, como riego, protección contra las inundaciones, suministro de agua, etc.

• Los costes de mantenimiento y explotación son bajos.

• Las obras de ingeniería necesarias para aprovechar la energía hidráulica tienen una duración considerable.

• Los costes de capital por kilovatio instalado son con frecuencia muy altos.

• El emplazamiento, determinado por características naturales, puede estar lejos del centro o centros de consumo y exigir la construcción de un sistema de transmisión de electricidad, lo que significa un aumento de la inversión y en los costes de mantenimiento y pérdida de energía.

• La disponibilidad de energía puede fluctuar de estación en estación y de año en año.

• Además, los embalses ocasionan la detención del flujo natural de materiales en el curso del río, llenándose poco a poco de sedimentos, en un fenómeno conocido como aterramiento. También suponen una barrera al movimiento de las especies animales que habitan en el curso del río.

• Los embalses también causan grandes alteraciones en el paisaje: cambian el microclima de la zona en que están construidos y pueden suponer el desplazamiento forzado de pueblos enteros cuyas viviendas y cultivos se encuentren en el lugar que va a ser sumergido.

Actividad 15: ¿Cómo se transforma la energía: parques de aerogeneradores?

La energía eólica procede del Sol. La energía del Sol es la que hace que el aire se mueva dando lugar al viento (aire en movimiento, es decir, con energía cinética) pues el viento se produce por las diferencias de temperatura que alcanzan diferentes partes de la Tierra. La energía eólica es una fuente primaria de energía, de las denominadas renovables. Nunca se agota.

En esencia, un aerogenerador es una máquina que transforma la energía cinética del viento en energía eléctrica.

Alrededor de un 1 a un 2% de la energía proveniente del Sol es convertible en energía eólica. Esto supone una energía alrededor de 50 a 100 veces superior a la convertida en biomasa por todas las plantas de la Tierra.

En la figura se ilustra un parque eólico. Con ayuda del profesor o de la profesora, tratad de averiguar cómo funciona un aerogenerador.

Discutid qué ventajas e inconvenientes tienen este tipo de centrales de producción de energía eléctrica.

También podéis consultar en Internet las siguientes direcciones:

http://www.unesa.net/unesa/html/sabereinvestigar/esquemas/resolucion800/eolica.swf

http://www.unesa.net/unesa/html/sabereinvestigar/largoviaje/huellapaisajes.htm

http://www2.ing.puc.cl/power/alumno03/alternativa.htm

ENERGÍA EÓLICA


• Procede indirectamente del Sol, que calienta el aire y ocasiona el viento.

• Se renueva de forma continua.

• Es inagotable.

• Es limpia. No contamina.

• Dificultad de almacenamiento

• Impacto ambiental sobre el ecosistema

• Intermitencia de los vientos

• El impacto principal de estas instalaciones es visual, pues suelen estar colocadas en las líneas de cumbre de las sierras y elevaciones del terreno, o en la costa. El impacto sobre las aves aparenta ser menor, pues los animales aprenden pronto a evitar estas instalaciones. Al parecer, las aves migratorias realizan "desvíos programados" cuando se aproximan a un parque eólico.

Actividad 16: ¿Cómo se transforma la energía?: central fotovoltaica.

Las centrales fotovoltaicas convierten la energía solar en energía eléctrica por medio de células solares. Estas células están elaboradas a base de silicio puro con adición de impurezas de ciertos elementos químicos. Admiten tanto la radiación directa como la difusa. Las células se montan en serie sobre paneles o módulos solares. Los paneles captan la energía solar transformándola directamente en eléctrica en forma de corriente continua. La energía solar es una fuente primaria de energía, de las denominadas renovables.

El silicio se obtiene de la arena ordinaria. Dada la eficiencia de la célula solar y la duración de su vida útil, se calcula que una tonelada de arena puede generar la misma cantidad de electricidad que se produce quemando más de medio millón de toneladas de carbón.



http://www.unesa.net/unesa/html/sabereinvestigar/esquemas/resolucion800/fotovoltaica.swf

ENERGÍA SOLAR


• La energía solar se produce en el mismo lugar donde se consume

• No se originan gastos posteriores

• No necesitan mantenimiento.

• Es una energía limpia.

• Es renovable.

• Tecnología en desarrollo.

• Inversión costosa.

• Ocupan grandes superficies.

Actividad 17: ¿Cómo se transforma la energía?: central de biomasa.

Estas centrales utilizan la biomasa. El término biomasa se utiliza para designar la materia orgánica de origen vegetal o animal. Poda de árboles, plantas, madera, residuos de cosechas agrícolas, basuras, excrementos del ganado, etc.

La energía de la biomasa proviene del Sol y es absorbida por las plantas mediante la fotosíntesis y transformada en energía química.

La energía liberada en su combustión se utiliza para generar electricidad. También es posible producir gases combustibles como el metano, mediante procesos de fermentación de la materia orgánica, o bien producir alcoholes a partir de las plantas para utilizarlos como combustibles o para producir biodiesel, que se utiliza como combustible en los automóviles.

La biomasa es una fuente primaria de energía, de las denominadas renovables.



http://www.unesa.net/unesa/html/sabereinvestigar/esquemas/resolucion800/biomasa.swf

http://es.wikipedia.org/wiki/Biomasa

ENERGÍA DE LA BIOMASA


• Son disponibles cíclica o perennemente.

• Son renovables.

• Garantizan una combustión limpia, con un balance final de contaminación nulo.

• Necesitan pocos gastos energéticos y de inversión para su producción.

• No requieren condiciones muy especiales de almacenamiento.

• Poseen relativamente bajo valor calórico por unidad de volumen.

• Su calidad es variable, así como su contenido calórico.

• Presentan dificultades para controlar la velocidad de combustión

• Se requieren grandes áreas para el almacenamiento.

• Están sujetos a biodegradación.

Actividad 18: ¿Cómo se transforma la energía?: centrales térmicas.

Las centrales térmicas convencionales o clásicas utilizan combustibles fósiles como fuente de energía primaria, es decir, carbón, fuel y gas natural. Mediante la combustión se transforma la energía química del combustible fósil en energía térmica que se utiliza para generar vapor de agua. El vapor hace mover las turbinas que producen la corriente eléctrica.

En la figura, se ilustra una central térmica. Con ayuda del profesor o de la profesora, tratad de averiguar cómo funciona.



http://www.unesa.net/unesa/html/sabereinvestigar/esquemas/resolucion800/termica.swf

http://www1.ceit.es/Asignaturas/Ecologia/trabajos/etermica/pag0.htm http://www.unesa.net/unesa/html/sabereinvestigar/largoviaje/huellapaisajes.

htm

La energía química de los combustibles fósiles también procede del Sol. En la siguiente actividad trabajaréis sobre este tema.

ENERGÍA TÉRMICA


• Facilidad de extracción.

• Tecnología desarrollada.

• En los procesos de separación se obtienen materias primas para la industria.

• Tienen un efecto indirecto pero nefasto sobre el paisaje y la biodiversidad por las consecuencias a largo plazo de sus emisiones a la atmósfera, especialmente de óxidos de azufre y de nitrógeno. Estos compuestos sufren diversas transformaciones químicas una vez que se difunden en la atmósfera. Por ejemplo, el SO2 puede combinarse con el vapor de agua para crear la llamada lluvia ácida, pudiendo afectar a extensos territorios a cientos de kilómetros de las chimeneas de la central.

• Se realizan periódicamente evaluaciones del estado de los bosques para determinar el alcance del daño causado por la lluvia ácida. Equipos especializados determinan su estado de salud muestreando árboles y determinando la defoliación (pérdida de hojas), la decoloración de las hojas, la presencia de ejemplares dañados o muertos, etc.

• Los combustibles fósiles tienen una duración limitada.

• No es renovable.

Actividad 19: ¿Cómo se transforma la energía?: centrales nucleares.

En términos de producción de energía eléctrica, la única diferencia entre las centrales nucleares y las térmicas convencionales es el combustible que se utiliza para generar el vapor que activa las turbinas.

El combustible es un material fisionable, generalmente un compuesto de uranio, en el que tienen lugar las reacciones de fisión que transforman la energía del uranio en energía térmica. Ésta genera el vapor necesario para mover las turbinas y producir la energía eléctrica.

En la figura se ilustra una central térmica. Con ayuda del profesor o de la profesora, tratad de averiguar cómo funciona.



http://www.unesa.net/unesa/html/sabereinvestigar/esquemas/resolucion800/nuclear.swf

http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/infografias/swf/nuclear.swf

http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0226-01/capitulo5b.html#2

ENERGÍA NUCLEAR


• Grandes reservas de uranio.

• Tecnología bien desarrollada

• Gran productividad. Con pequeñas cantidades de sustancia se obtiene gran cantidad de energía.

• Aplicaciones pacíficas y médicas.

• Alto riesgo de contaminación en caso de accidente.

• Producción de residuos radiactivos peligrosos a corto y largo plazo.

• Difícil almacenamiento de los residuos producidos.

• Alto coste de las instalaciones y mantenimiento de las mismas.

• Posibilidad de uso no pacífico.

Actividad 20: tipos de combustible.

Combustibles fósiles, sustancias ricas en energía química que se han formado a partir de plantas y microorganismos enterrados durante mucho tiempo. Los combustibles fósiles, que incluyen el petróleo, el carbón y el gas natural, proporcionan la mayor parte de la energía que mueve la moderna sociedad industrial. Los derivados del petróleo como la gasolina o el gasóleo que utilizan nuestros automóviles, el carbón que mueve muchas plantas eléctricas y el gas natural que calienta nuestras casas son todos combustibles fósiles.

Junto con tus compañeros y compañeras, haz un mural con fotografías e ideas que indiquen cómo se extraen, qué propiedades tienen, y otras cosas que se os ocurran.

Podéis pedir ayuda a vuestro profesor o profesora, y consultar las siguientes direcciones:

http://es.wikipedia.org/wiki/Combustible_f%C3%B3sil

http://es.encarta.msn.com/encyclopedia_961543773/Combustibles_f%C3%B3siles.html

Actividad 21: tipos de energía.

Habéis visto diferentes tipos de energía que se denominan de una determinada manera en función de la fuente primaria de la que provengan.

Escribe, al lado de cada una de las fuentes primarias que se indican en la columna de la izquierda, el nombre de la energía que se obtiene al transformarlas.

- Embalse de agua____________

- Viento___________________

- Sol_____________________

- Biomasa _________________

- Carbón___________________

- Petróleo __________________

- Uranio____________________

Indica, trazando una x en la columna correspondiente, cuáles son renovables y cuáles no.

Fuente primaria Renovable No renovable

- Embalse de agua

- Carbón

- Petróleo

- Sol

- Viento

- Uranio

- Biomasa Explica razonadamente tu elección _______________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ _________________________________________________________________________

RENOVABLES Son aquellas que llegan en forma continua a la Tierra y que a escalas de tiempo real parecen ser inagotables.

NO RENOVABLES

Son fuentes de energía no renovables aquellas que se encuentran en forma limitada en nuestro planeta y se agotan a medida que se consumen.

Energía hidráulica Petróleo

Energía eólica Gas natural

Solar fotovoltaica Carbón

Solar térmica Energía nuclear de fisión

Biomasa

Energía mareomotriz

Energía geotérmica

Actividad 22: ¿Cuánta energía gastamos en casa?: el recibo de la luz.

Trae de casa un recibo de la luz y otro del gas de un mes de invierno y otro de un mes de verano (o utiliza la fotocopia que te dará tu profesor o profesora).

- ¿A cuántos meses corresponde? ¿A qué corresponden las cantidades que aparecen en los distintos apartados?

- ¿Son parecidos los de invierno y verano o muy distintos? ¿Cómo interpretas esto?

- ¿Qué significa potencia contratada (POT en el recibo)?

- ¿Hay algún recibo en tu equipo con tarifa nocturna? ¿Sabes en qué consiste?

Actividad 23: ¿Cuánta energía gastamos en casa anualmente?

Hemos visto cómo en todas las actividades humanas se consume energía. En la tabla siguiente se indica el reparto característico del consumo de energía en casa, con costes y emisiones de CO2 asociados. Analiza la tabla junto con tus compañeros.

consumo anual

de energía coste anual de la

energía emisiones de

CO2

kWh % € % Kg CO2 % Calefacción 5520 46 253 33 1259 34 Agua caliente sanitaria 2400 20 110 14 547 15 Electrodomésticos 1920 16 193 25 872 24 Cocina 1200 10 121 16 545 15 Iluminación 840 7 85 11 381 10 Aire acondicionado 120 1 12 2 54 1 Total 12000 773 3658

Tabla: reparto característico del consumo de energía en casa

¿En que actividad se gasta más energía? ________________________________ ¿Cuánto gasta una familia española anualmente en energía? __________________ ¿Cuánto CO2 emite a la atmósfera esta familia al año? _____________________ ¿Qué es lo que te llama más la atención de la información contenida en la tabla? Los diagramas que se indican a continuación pueden facilitarte la tarea.

__________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________

Actividad 24: 3.600 kg de CO2-eq ¿son muchos?

Teniendo en cuenta los datos de la tabla de la actividad anterior y suponiendo que viven 4 personas en una casa, analiza si consideras demasiado o no lo que consume cada persona. Te damos pistas:

Emisiones anuales de un individuo en España = 7.400 kg

Derecho de emisión universal = 2.000 kg.

Considerando que viven 4 personas en la casa, estos 3.600 kg de CO2 corresponden a unos 900 kg CO2-eq (equivalente) por persona y por año. Son el 12% de las emisiones anuales de un individuo en España (unos 7.400 kg de CO2-eq por hab. y año), pero casi la mitad de nuestro “derecho de emisión” universal, unos 2.000 kg CO2-eq por habitante y año. Puede que pensemos que lo estamos haciendo bien, pero …

Si hubiera igualdad a nivel mundial, ¿cuánto CO2 podría emitir cada persona? La naturaleza puede absorber aproximadamente unas 3 giga-toneladas (Gt) de carbono por año (que corresponden a 11 giga-toneladas de CO2). Por lo tanto, tendríamos que ajustar nuestras emisiones a este nivel. Estas 3 Gt distribuidas de manera equitativa entre los 6 billones de individuos del planeta corresponden a una cuota de 500 kg de carbono por año y persona, o unas 1.800 kg de CO2 por persona y año. En España se emite cerca de 8.000 kg de CO2-eq por ciudadano y año. Por lo tanto, tendríamos que reducir nuestras emisiones por un factor 4.

¡Seis (6) vueltas alrededor de la península Ibérica!

En España, una vivienda consume diariamente la misma cantidad de energía que la que consume un coche al recorrer 50 km. Dicho de otro modo, si convirtiéramos la energía consumida anualmente en casa en litros de gasoil, tendríamos bastante combustible para dar 6 vueltas a la península Ibérica.

.

Actividad 25: ¿Cuánta energía gastamos en España?

Hemos visto en las actividades anteriores cuánto se consumía en casa. Vamos a analizar cuáles son las fuentes primarias de las que se obtiene la energía en España, y cuánto producimos y consumimos de las mismas. Analiza la tabla y el gráfico

Fuente primaria

producción ktep

consumo ktep

importación ktep

dependencia externa

% Carbón 6.922 21.034 14.112 67,1

Petróleo 255 71.055 70.800 99,1

Gas Natural 310 24.672 24.362 98,7

Nuclear 16.576 16.576 0 0

Hidráulica 2.714 2.714 0 0 Otras energías renovables

6.268 6.268 0 0

Total 33.045 142.056 109.274 76,7

Producción, consumo y dependencia energética de otros países

¿Cuál es la fuente de energía que más se consume? _________________________ ¿Cuáles son las que menos se consumen?_________________________________ ¿A qué crees que es debido el diferente consumo? __________________________________________________________ __________________________________________________________ ¿Qué opinas sobre la dependencia energética respecto a otros países productores? __________________________________________________________ __________________________________________________________

El consumo de carbón se concentra fundamentalmente en las centrales eléctricas y en la siderurgia, repartiéndose el resto entre otras industrias, en particular la cementera, y el sector residencial, cuyo consumo se está a extinguiendo debido a la sustitución por otros combustibles como el gas natural.

Respecto al petróleo, el consumo se centra en el sector del transporte, donde destaca la demanda del automóvil y de la aviación comercial debido a la recuperación de la movilidad aérea turística desde septiembre de 2001. Finalmente, en el sector doméstico y terciario, aumentó la demanda para calefacción.

El consumo de gas natural continúa creciendo en la industria, pues está sustituyendo al carbón, y en los sectores residencial y terciario donde está sustituyendo al gasóleo. Además, hay que señalar el incremento de su uso en generación eléctrica.

Desde la década de los años 90 los consumos energéticos han ido creciendo a una tasa del 2,5 % anual, debido principalmente al incremento del equipamiento doméstico y al aumento progresivo del número de vehículos. Los sectores de la vivienda y del transporte han sido los que más han incrementado su consumo en los últimos años. El consumo de energía de las familias españolas es ya un 30% del consumo total de energía de España, repartiéndose a partes iguales entre el coche privado y la vivienda.

Este consumo se genera, por un lado, en la fase de construcción de las viviendas y por otro, durante el uso de las mismas. Cabe mencionar que el consumo energético por el uso de la vivienda depende tanto del comportamiento del usuario como del diseño constructivo de la misma.

Hemos de señalar que casi el 80% de la energía consumida en España proviene de recursos fósiles importados, lo que implica una situación de dependencia energética respecto de otros países productores.

Además debemos tener en cuenta que las actividades relacionadas con la energía (procesado, transformación, consumo...) representan el 80% de las emisiones de CO2 a escala mundial. Así pues, el consumo de energía convencional es una de las principales causas de emisiones de gases de efecto invernadero y, por tanto, del cambio climático.

Actividad 26: ¿Qué problemas presentan las fuentes de energía actuales?

Repartíos los problemas que se indican más abajo entre los distintos equipos de la clase y elaborad un mural informativo para toda el aula sobre cada uno de ellos.

PROBLEMAS:

• Lluvia ácida

• Inundación de valles

• Efecto invernadero

• Residuos radiactivos

• Agotamiento de recursos

• Accidentes

MURAL: Impacto medio ambiental de los combustibles fósiles

Actividad 27: ¿Por qué ahorrar energía?

El reciente aumento de precio de los combustibles nos recuerda que de pronto se podría acabar el período de la energía barata. Aun siendo difícil prever cuánto tiempo durarán las reservas fósiles, lo cierto es que son limitadas, y por lo tanto se agotarán. Lo más probable es que esto ocurra este mismo siglo; se suele hablar de un plazo de unos 50 años.

Ahora bien, casi el 80% de la energía consumida en España proviene de recursos fósiles importados. Esta situación de dependencia energética en un contexto de progresivo agotamiento de las reservas es claramente insostenible, y queda claro que un cambio de modelo energético es imprescindible.

Sin embargo, la mayor preocupación ambiental surge en torno a los efectos negativos que genera la quema de combustibles fósiles, entre ellos, la contaminación local del aire y sobre todo la emisión de CO2 que contribuye al cambio climático. De este problema nos libraremos solamente moderando nuestro consumo de energía.

Además, las reservas de petróleo, carbón y otras fuentes de energía van disminuyendo a medida que se consumen; en otras palabras, no durarán indefinidamente. Para que las personas que vivan en el futuro puedan seguir disponiendo de estas fuentes, es necesario planificar el consumo, no derrocharlas.

España está situada en la zona de Europa más vulnerable al cambio climático

El problema del cambio climático quizá debería preocuparnos aún más a los españoles. De hecho, una investigación reveló este año que, en un cuadro de fuerte crecimiento económico y alto consumo de combustible fósil como el actual, la península Ibérica llegaría a registrar un aumento de temperaturas de 4,4 grados.

Asimismo, el estudio −en el que han participado científicos españoles− pronostica que entre un 14% y un 38% de la población mediterránea vivirá en cuencas que tendrán grandes problemas de escasez de agua. A pesar de estas previsiones, bastante alarmantes y desgraciadamente serias, las emisiones en España no dejan de aumentar.

Actividad 28: ¿Cumple España con los acuerdos internacionales?

Como veíais anteriormente, España tiene una dependencia energética de casi el 80%, muy por encima de la media europea, que es del 50%. Sin embargo, el consumo de energía sigue aumentando inexorablemente, y las emisiones a la atmósfera de gases de efecto invernadero crecieron en el año 2004 en el Estado español el 3,7 por ciento, por encima del Protocolo de Kyoto cuyo objetivo es conseguir reducir un 5,2% las emisiones de gases de efecto invernadero globales sobre los niveles de 1990 para el período 2008-2012. ¿Sabéis lo que es el Protocolo de Kyoto? Hablad sobre él con vuestros profesores y compañeros. En la tabla se indican los acuerdos que se comprometieron a cumplir los diferentes países. Analizad la tabla y contestad las preguntas que se hacen más abajo.

Compromiso de reducción 2008-2012

Evolución de las emisiones en el

2004 Unión Europea -8 % -0.6 % España +15 % +49 % Alemania -21 % -17.2 % Francia 0 % -0.8 % Italia -6.5 % +12.1 % Grecia +25 % +26.6 % Portugal +27 % +41 % Japón -6 % +6.5

¿Cuáles son los países que mejor cumplen el acuerdo de Kyoto? __________________________________________________________ __________________________________________________________ ¿Cumple España el acuerdo de Kyoto? __________________________________________________________ __________________________________________________________

Los gobiernos acordaron en 1997 el Protocolo de Kioto del Convenio Marco sobre Cambio Climático de la ONU (UNFCCC). El acuerdo entró en vigor el pasado 16 de febrero de 2005, sólo después de que 55 naciones que suman el 55% de las emisiones de gases de efecto invernadero lo hayan ratificado. En la actualidad, 166 países lo han ratificado dentro del marco de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC), suscrita en 1992 en la que se conoció como la Cumbre de la Tierra de Río de Janeiro. El Protocolo vino a dar fuerza vinculante a lo que en ese entonces no pudo hacer la United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC).

El objetivo del Protocolo de Kyoto es conseguir reducir un 5,2% las emisiones de gases de efecto invernadero globales sobre los niveles de 1990 para el período 2008-2012. Éste es el único mecanismo internacional para empezar a hacer frente al cambio climático y minimizar sus impactos. Para ello, contiene objetivos legalmente obligatorios para que los países industrializados reduzcan las emisiones de los 6 gases de efecto invernadero de origen humano, como dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) y óxido nitroso (N2O), además de tres gases industriales fluorados que provocan el denominado “agujero de ozono”: hidrofluorocarbonos (HFC), perfluorocarbonos (PFC) y hexafluoruro de azufre (SF6). Como se observa en la tabla, en relación con los datos del 1990, año de referencia para la aplicación del Protocolo de Kyoto, las emisiones de gases de efecto invernadero han aumentado en España el 49%, muy por encima del límite del 15% asignado en el marco de la Unión Europea. El Estado español es el miembro de la Unión Europea que más se aleja del objetivo establecido por el Protocolo de Kyoto.

El Estado español es líder europeo en el incumplimiento del Protocolo de Kyoto.

Actividad 29: ¿Cómo ahorrar energía?

Para ahorrar energía hay que tener en cuenta que, como hemos visto anteriormente, sólo se aprovecha una parte de la energía que se transforma. Es decir, para ahorrar hay que buscar mecanismos, bien para disminuir la energía que "entra" en el proceso, bien para aprovechar una mayor proporción, y disminuir la proporción "no útil" o no aprovechada. Algunas posibilidades de ahorrar energía son:

1. Disminuir el número de procesos que gastan energía y no gastar energía si no es imprescindible.

Por ejemplo: apagar luces innecesarias, utilizar menos el coche e ir en bicicleta o andando, no abusar de papeles de envolver, cargar las lavadoras y lavavajillas a tope, reciclar...

¿Se te ocurren algunos ejemplos más?

2. Cuando sea indispensable gastar energía, elegir el proceso con mejor rendimiento.

Por ejemplo: los coches más modernos consumen menos combustible por kilómetro recorrido; las bombillas de alto rendimiento proporcionan la misma luz que las convencionales con menor consumo de electricidad.

3. Emplear la "energía no aprovechada" producida para algún otro fin.

Por ejemplo: la calefacción en los coches utiliza el calor desprendido por el motor. Este calor desprendido constituye parte de la fracción "no aprovechada" de la energía de la gasolina.

Sitúa en cada uno de los tres grupos o formas de ahorrar energía estas medidas:

Utilizar transportes públicos en vez de coche particular.

Mejorar el aislamiento de las viviendas.

Poner la lavadora −con algunos tipos de ropa− con agua fría.

Reciclar latas de refrescos (aluminio).

Apagar las luces al salir de clase.

Al comprar un coche, elegir uno de consumo bajo.

Utilizar papel reciclado.

¿Se te ocurre alguna más? Puedes consultar la siguiente dirección de Internet: http://es.wikipedia.org/wiki/Ahorro_de_energ%C3%ADa#H.C3.A1bitos_con_la_Ilu

minaci.C3.B3n

Actividad 30: ¿Cómo ahorrar energía en calefacción?

¿Cómo evitar pérdidas de energía en la vivienda y mantener constante su temperatura con el mínimo gasto energético posible? Para ayudaros se propone el siguiente experimento en el que se necesita: • Cuatro tubos de ensayo. • Dos trozos de porexpán (se le conoce coloquialmente como corcho blanco, el de los embalajes de electrodomésticos). Debéis hacer un agujero, en cada trozo, adecuado para que entre ajustado cada tubo de ensayo.

• Cuatro tapones horadados, de corcho o de goma. • Cuatro termómetros de laboratorio.

- Introducir dos de los tubos de ensayo en sendos trozos de porexpán. - Echar la misma cantidad de agua caliente y de agua fría (del frigorífico), respectivamente, en los tubos con porexpán. Hacer lo mismo con los tubos que no lo tienen.

- Tapar los tubos con los tapones, en los que previamente habréis introducido el termómetro. Aseguraos de que el bulbo del termómetro está bien sumergido en el agua.

Ya tenéis el montaje preparado (véase figura). Ahora observad cómo varía la temperatura de cada tubo. ¿En cuál de los tubos con agua caliente y en cuál de los que contienen agua fría, se mantiene la temperatura estable durante más tiempo?

______________________________________________________________

¿A qué creéis que es debido?

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Después de lo que habéis observado, ¿seríais capaces de indicar por qué se mantiene la leche caliente en un termo, o cómo se podrían aislar las viviendas para evitar pérdidas de energía?

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Actividad 31: ¿Cómo se aíslan térmicamente los seres vivos?

La energía es algo muy valioso para todos los seres vivos; la vida implica una competencia constante por la energía. Por ejemplo, las plantas compiten por la luz del Sol, y los animales compiten por la comida. A lo largo de los siglos han sobrevivido en mayor medida los animales y las plantas que tienen mecanismos eficaces en el uso de la energía. Podríamos utilizar algunos mecanismos de ahorro energético que encontramos en los animales como modelo para ahorrar energía en la calefacción o refrigeración de nuestras casas.

• Un animal cubierto de pelos o plumas gasta menos cantidad de comida (energía) para mantenerse caliente en ambientes fríos, que si careciese de ese plumaje o pelaje.

Haz una lista de distintos mecanismos que podemos utilizar para aislar los techos, ventanas, paredes, etc., de las casas, y conseguir estar a la misma temperatura con menor gasto de energía. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________

• Una buena medida para calentarse en invierno es ponerse al sol.

No podemos mover las casas una vez construidas, pero ¿se te ocurren algunas medidas para aprovechar la luz y el calor del Sol? __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________

Actividad 32: ¿Cómo mantiene su temperatura el planeta Tierra?

La Tierra recibe constantemente energía en forma de radiación (luz) proveniente del Sol. Esta energía es del orden de 5,6.1024 J al año, y viene a suponer unas 15. 000 veces el suministro mundial de energía "comercial" en el mismo período de tiempo.

Un 30% de esta radiación es devuelta directamente al espacio por reflexión, y el resto es absorbido, para ser posteriormente reemitido en forma de energía térmica. Esta radiación térmica es parcialmente absorbida y devuelta por ciertos gases presentes en la atmósfera, como el dióxido de carbono, lo que provoca un aumento de temperatura en la superficie de la Tierra y en la propia atmósfera. El aumento de temperatura hace que los materiales de la superficie terrestre y de la atmósfera emitan más radiación hasta que se alcanza un equilibrio, en el cual las cantidades de energía recibida del Sol y emitida por la Tierra son iguales. La presencia en la atmósfera de esos gases hace que la superficie terrestre esté unos 33 grados más caliente de lo que estaría sin ellos.

Para saber más, podéis consultar la siguiente dirección en Internet:

http://www.somosamigosdelatierra.org/06_contaminacion/ef_invernad/ef_invernad.htm

Actividad 33: ¿Consumimos igual todos?

En la actividad anterior se puso de manifiesto que la energía que consumimos tiene su origen en el Sol. La tabla refleja los datos de consumo de energía por habitante y año de los países industrializados, entre los que se encuentra España, en relación al conjunto de los países del resto del mundo.

%consumo países industriales en

relación al conjunto del mundo

El norte consume ____ veces más que el sur

Papel 81 14

Hierro y acero 80 13

Madera 76 10

Energía 75 10

Carne 61 6

Pescado 49 3

Grano 48 3

Agua salubre 42 3

¿Cuándo se habla de gastar menos energía, ¿crees que puede reducirse el consumo por igual en todos los países del mundo?.

¿Debería estar mejor repartido el consumo de energía en el mundo? A que crees que es debido el reparto tan desigual que indican los datos de la tabla?Explica por qué.

Si te quieres saber más puedes consultal la siguiente dirección en Internet.

http://www.edualter.org/material/consumo/residus4.htm

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