Con Ciencia Energia Cuba

2 SUPLEMENTO ESPECIAL

INTRODUCCIÓN

Los recursos energéticos son el conjunto de medios conlos que los países del mundo intentan cubrir sus necesi-dades de energía. La energía es la base de la civiliza-ción industrial; sin ella la vida moderna dejaría de existir.Durante la década del setenta, el mundo empezó a serconsciente de la vulnerabilidad de los recursos energéti-cos. A largo plazo es posible que las prácticas de con-servación de energía proporcionen el tiempo suficientepara explorar nuevas posibilidades tecnológicas. Mien-tras tanto, el mundo seguirá siendo vulnerable a trastor-nos en el suministro de petróleo, que después de laII Guerra Mundial se ha convertido en la principal fuentede energía.

Cuba, al igual que la mayoría de los países insula-res, carece de recursos energéticos y satisface la ma-yor parte de sus necesidades para el transporte, la trans-formación y en menor medida para la producción de

electricidad con la importación de combustibles fósiles.Esta dependencia de los combustibles fósiles es generalen el mundo contemporáneo.

Aún cuando se alcancen altos niveles de participaciónde las fuentes nacionales de energía en el balance ener-gético nacional, los combustibles convencionales (gas ypetróleo) mantendrán su aporte determinante dentro delcontexto nacional y seguirá la dependencia de combusti-bles importados para determinados sectores.

Por el papel que para el crecimiento del país tiene eldesarrollo del sector energético, por las implicaciones quepara el medio ambiente tiene el uso de los combustiblesfósiles, por su agotabilidad y por la dependencia econó-mica que cada día es mayor debido a la subida de losprecios de los combustibles importados, es de vital im-portancia para el país la formación de una cultura generalen la población que favorezca, unido al incremento de laeficiencia energética y del uso de las fuentes renovablesde energía, la sostenibilidad del crecimiento del país.

“...destinados a material educativo y equipos,incluidos un millón y medio de paneles solarespara las comunidades y aldeas donde no existasuministro eléctrico...”Un millón casi igual de ciudadanos del mun-do, y con mucho menor costo, podría instruirsecon el empleo de radios de onda media o corta(...) que utilizarían pequeñas placas de celdasfotovoltaicas adheridas al mismo.”...por el conjunto de los países ricos se podríansuministrar, mediante paneles solares, en diezaños, 30 kW mensuales de electricidad a 250 mi-llones de familias del Tercer Mundo”.

Cmdte. EN JEFE FIDEL CASTRO RUZ, 2003

AUTORESJosé Altshuler. Doctor en Ciencias. Profesor Titular. Presidente de laSociedad de Historia de la Ciencia. Universidad de La Habana.Mario Alberto Arrastía Ávila. Profesor Asistente. Departamento de Físi-ca del Instituto Superior Pedagógico Enrique José Varona.Ricardo Bérriz Valle. Profesor Auxiliar. Especialista del Centro de Infor-mación y Gestión para la Educación Ambiental, del CITMA.Ramiro Guerra Valdés. Doctor en Ciencias Físicas. Consultor.CUBAENERGIA.Víctor Bruno Henríquez Pérez. Investigador Auxiliar. Centro de Ges-tión de la Información y Desarrollo de la Energía.Luis Manuel Hernández García. Doctor en Física. Facultad de Física,Universidad de La Habana. Profesor Titular.Conrado Moreno Figueredo. Doctor en Ciencias Técnicas. Centro deEstudio de Tecnologías Energéticas Renovables, CETER. Director.Diosdado Pérez Franco. Doctor Técnico en Hidrología. Doctor en Cien-cias Técnicas. Doctor en Ciencias. Centro de Investigaciones HidráulicasCUJAE. Profesor.Víctor Omar Puentes Montó. Ingeniero Eléctrico. Director Comercial yJefe del Programa de Ahorro de Energía en Cuba (PAEC).Julio Torres Martínez. Doctor. Investigador Titular. Observatorio Cuba-no de Ciencia y Tecnología del CITMA. Analista de Energía.Elena Vigil Santos. Doctor en Física. Facultad de Física. Universidad deLa Habana. Profesora Titular, Profesora Consultante.

COLABORADORESManuel J. Álvarez González. Investigador. Vicedirector CUBAENERGÍA.M.Sc. Andrés Martel Arbelo. Dr. en Física. Facultad de Física. Uni-versidad de La Habana. Profesor Auxiliar.Mercedes Menéndez González. Dr. en Ciencias Técnicas. CETER.M.Sc. Alejandro Montecinos Larrosa. Director, Editorial CUBASOLAR.Guillermo Quesada Ramos. Dr. en Ciencias Técnicas. CETER.Guillermo Santana Rodríguez. Doctor. IMRE. Jefe del Laboratorio deCeldas Solares del IMRE de la Universidad de La Habana.Antonio Sarmiento Sera. Dr en Ciencias Técnicas. Profesor del CETER.Hermenegildo Torres Cuesta. Lic. en Física.Pablo Valdés Castro. Dr. en Ciencias. Profesor del Instituto de Cienciasy Tecnología Aplicada.Juan F. Zúñiga Santana. Investigador. CUBAENERGÍA.

SELECCIÓN DE TEMASJorge O. Alvarado Cartaya. Vicedirector. CUBAENERGIA.Mario Alberto Arrastía Ávila. Profesor Asistente. Departamento de Físi-ca del Instituto Superior Pedagógico Enrique José Varona.Manuel Fernández Rondón. Director de CUBAENERGÍARamiro Guerra Valdés. Doctor en Ciencias Físicas. Consultor.CUBAENERGÍA.Víctor Bruno Henríquez Pérez. Investigador Auxiliar. CUBAENERGÍA.Investigador.Conrado Moreno Figueredo. Doctor en Ciencias Técnicas. Centro deEstudio de Tecnologías Energéticas Renovables, CETER. Director.Julio Torres Martínez. Doctor. Investigador Titular. Observatorio Cuba-no de Ciencia y Tecnología del CITMA. Analista de Energía.Elena Vigil Santos. Doctor en Física. Facultad de Física. Universidad deLa Habana. Profesora Titular, Profesora Consultante.

AGRADECIMIENTOSA la dirección de CUBAENERGÍA y a la Editorial Academia por el apoyobrindado en la publicación del tabloide para el Curso de Universidad ParaTodos sobre energía.

Organizado por CUBAENERGIA, con la participación de otras insti-tuciones del CITMA, MINBAS, MES y el MINED, el presente curso sepropone contribuir al enriquecimiento de una cultura general integral de lapoblación cubana mediante los conocimientos básicos e informaciónactualizada sobre energía y eficiencia energética, en 42 horas televisivas.

Í N D I C EINTRODUCCIÓN / 2

1. CONCEPTOS GENERALES / 31.1. Importancia del estudio de la energía / 31.2. Qué se entiende por energía? / 31.3. Principales formas de energía / 41.4. Fuentes de energía / 51.5. Principios de la energía: transformación, conservación y degradación / 51.6. Potencia y eficiencia / 6

2. HISTORIA Y ENERGÍA. EVOLUCIÓN HISTÓRICA DEL USO DE LA ENERGÍA / 72.1. La utilización de la energía por el hombre desde la prehistoria hasta la revolución industrial / 72.2. Desarrollo de la utilización de los combustibles fósiles: carbón, petróleo y gas / 92.3. Impacto ambiental del sistema energético contemporáneo y otros problemas globales / 102.4. Introducción a las fuentes renovables de energía / 112.5. Desarrollo histórico de la utilización de la biomasa como fuente de energía / 122.6. La energía hidráulica y su utilización / 122.7. La energía eólica y su utilización / 132.8. Desarrollo y evolución de la utilización de la energía nuclear / 142.9. Desarrollo histórico y evolución del uso de la energía solar térmica / 152.10. La energía fotovoltaica / 162.11. Hacia una nueva infraestructura energética. El ciclo del hidrógeno solar / 17

3. EFICIENCIA ENERGÉTICA / 183.1. Uso eficiente de la energía. Conceptos fundamentales. Calidad de la energía / 183.2. Energía en la Industria: Generación, pérdidas, eficiencia. Plantas y producción descentralizada / 193.3. Energía en las edificaciones / 193.4. Energía en las edificaciones. Iluminación. Iluminación natural. Materiales y dispositivos / 203.5. Energía en las edificaciones. Ventilación. Ventilación natural. Dispositivos / 213.6. Edificios. Protección solar. Sombra, elementos opacos, transparentes y translúcidos. Dispositivos de energía solar / 213.7. Consumo energético en el hogar. La oficina y la industria. Medidas de ahorro / 22

4. ENERGÍA EN CUBA / 234.1. La energía en Cuba en sus tres etapas. Hasta 1959, desde 1959 hasta 1990 y desde 1990 hasta la actualidad / 234.2. El Programa de Desarrollo de las Fuentes Nacionales de Energía / 244.3. Estado actual y perspectivas de las fuentes nacionales de energía y el papel de las energías renovables / 254.4. Oportunidades de las energías renovables en Cuba / 274.5. Logros alcanzados en los últimos años en el campo de la energía en Cuba / 28

5. ELECTRICIDAD EN CUBA / 295.1. Desarrollo de la electricidad en Cuba / 295.2. Extracción de petróleo en Cuba y el uso del crudo nacional para la producción de electricidad / 305.3. Programa de modernización de las centrales termoeléctricas del país / 305.4. El programa de ahorro de electricidad en Cuba y la contingencia energética / 305.5. Programa de ahorro de electricidad del Ministerio de Educación (PAEME) / 315.6. Hacia la cultura solar / 31

GRUPO DE EDICIÓN EDITORIAL ACADEMIA

Edición: Lic. Lourdes Tagle RodríguezDiseño y tratamiento de imágenes: Marlene Sardiña PradoCorrección editorial: Silvia Trujillo Jorge2004, Año del 45 Aniversario del Triunfo de la Revolución

3SUPLEMENTO ESPECIAL

1. CONCEPTOS GENERALES

El universo posee dos características esenciales: estáorganizado en sistemas y en él constantemente se pro-ducen cambios. Un sistema es el conjunto de elementosu objetos estrechamente vinculados entre sí, que consti-tuyen unidades relativamente independientes.1 Por otrolado, los cambios a los que nos referimos pueden ser detemperatura, forma, velocidad, posición, intensidad de lacorriente eléctrica, etcétera.

En los millones y millones de galaxias del universo,cada una de ellas con miles de millones de estrellas yalgunas de estas con sistemas de planetas girando a sualrededor, ocurren modificaciones, algunas tan comunespara nosotros como la sucesión de los días y las noches,o los cambios estacionales, y otras tan extrañas y miste-riosas como las erupciones de rayos gamma o las explo-siones de estrellas supernovas.

A nuestro alrededor también ocurren cambios relacio-nados con actividades vitales como alimentarnos y respi-rar, y otros que involucran el empleo de diferentes equipospara estudiar, trabajar, recrearnos o practicar deportes.Además de estos cambios vinculados con la actividadantropogénica, también apreciamos cómo se producenvariaciones de la temperatura del aire durante el día, lassustancias cambian su estado de agregación y las ma-sas de aire se desplazan de un lugar a otro dando lugar alos vientos. Sin embargo, a pesar de sus diferencias, elorigen de todos estos cambios se asocia a la palabraenergía.

Sin energía no es posible la vida, pues en todos loscambios cualquiera que sea su naturaleza o el nivel al quese produzcan: micromundo, macromundo o megamundo,debe ponerse en juego cierta cantidad de energía. Mien-tras mayores sean los cambios o modificaciones produci-das, mayor es la cantidad de energía puesta en juego.

Nuestra principal fuente de energía es el Sol. La vidaen el planeta florece gracias a la energía que nos llegadesde el astro rey. Hace millones de años se produjeronen la Tierra procesos que provocaron la mezcla, acumula-ción y sedimentación de microorganismos, y enormesanimales y plantas en el fondo de antiguos mares, lagosy pantanos que dieron lugar a la formación de los llama-dos combustibles fósiles: carbón mineral, gas natural ypetróleo. Estos combustibles constituyen hoy la basesobre la cual se sustenta gran parte de la actividad de lasociedad moderna. La energía almacenada en los enla-ces químicos de los combustibles fósiles es la energíasolar acumulada durante su formación en el transcursode cientos de millones de años, por los organismosfosilizados que les dieron origen. Cuando los quemamos,se produce una reacción en presencia del oxígeno delambiente, a partir de la cual se pone en juego la energíaen ellos “almacenada”. Solo una pequeña parte de estaenergía se emplea en satisfacer nuestras necesidades,pues el resto se “pierde” debido a la baja eficiencia de losprocesos de transformación. Aunque todavía con una pe-queña participación en el balance energético mundial, laenergía del agua almacenada en las represas, la del vien-to, la energía del mar, la radiación solar y la energía de lasdiferentes biomasas, contribuyen también a satisfacer lased energética de la humanidad. De no ser por la energíaque a diario se emplea, proceda esta de una u otra fuen-te, las actividades cotidianas y los niveles de confort deque disfrutamos hoy gracias a los avances científicos ytecnológicos, se afectarían.

Energía es una palabra que resulta muy familiar parala mayoría de las personas. Desde sus inicios, los sereshumanos desarrollaron su existencia rodeados de ele-mentos naturales que le proveyeron de la energía nece-saria y de los medios para su utilización durante la reali-zación de sus actividades. Con el paso del tiempo, unasveces las necesidades concretas y otras la incesante in-quietud por la investigación, han llevado a la especie hu-mana a diseñar y construir dispositivos y máquinas desti-nadas al aprovechamiento de los recursos energéticos.

En este largo proceso de investigación, creación científi-ca y desarrollo humano se ha construido el concepto deenergía, el cual desempeña un papel medular en la com-prensión de los fenómenos naturales, por su carácterintegrador y multidisciplinar.

Pero el concepto de energía se ha incorporado gra-dualmente a la sociedad, y hoy constituye una mercan-cía más, una entidad de valor económico y social. Es untérmino cuya presencia es continua en los medios de di-fusión masiva, relacionado con aspectos que abarcan tam-bién las esferas política, militar y ambiental. Quizás nin-gún otro concepto científico tenga tantas implicacionesen la vida cotidiana del ciudadano común como el con-cepto de energía las tiene. De ahí que su estudio sea unfactor crítico para el desenvolvimiento y la toma de deci-siones en la sociedad de hoy. Constituye un elementoesencial para la cultura general e integral de cualquierpersona en el siglo XXI.

El sistema energético contemporáneo, herencia de larevolución industrial y del surgimiento y desarrollo del ca-pitalismo, descansa en el consumo de los combustiblesfósiles, y en menor escala en la energía nuclear. Laagotabilidad de estas fuentes por un lado, y el negativoimpacto ambiental que provoca su consumo por otro, co-locan a la humanidad ante la urgente necesidad de bus-car fuentes de energía alternativas y renovables que ga-ranticen servicios energéticos confiables, no contaminan-tes y sostenibles a todos los habitantes del planeta. Seestima que en la actualidad, 40 % de la población mun-dial carece de los servicios de la energía eléctrica.

Para Cuba, la educación energética de toda la pobla-ción es de gran importancia, pues ello significaría no sóloun mejor y más eficiente uso de los escasos recursos decombustibles fósiles con que contamos, sino además unagarantía en la transición hacia una economía energéticasostenible que descanse en la energía solar disponibleen todo el territorio nacional.

1.2 ¿Qué se entiende por energía?

El vocablo energía procede de las palabras griegas en, quesignifica contenido y ergon, trabajo. Así, al unir ambas pa-labras surge el término energía, que significa trabajo con-tenido en los cuerpos. El término energía no ha sido siem-pre bien comprendido y todavía hoy su análisis motivaamplios debates en diferentes foros sobre la enseñanza delas ciencias. De hecho hubo que esperar hasta el siglo XIX

para que las ideas sobre conceptos tales como fuerza,trabajo y energía pudieran ser clarificadas. Se reconoce alquímico francés Antoine Lavoiser (1749-1794) como pre-cursor de las ideas modernas acerca de la energía, pero laaparición de este término tuvo lugar a comienzos del sigloXIX y se debió al físico inglés Thomas Young, quien lo intro-dujo en la mecánica. El físico inglés Sir William Thompson(1824-1907), conocido como Lord Kelvin desde 1892, apli-có el término energía en el ámbito de la termodinámica.

A pesar de que esta palabra es de uso común en la vidacotidiana, resulta difícil establecer una definición general yprecisa de este importante concepto físico. Para la mayo-ría de las personas la energía es algo sustancial; la consi-deran como un combustible que los cuerpos almacenan yque es necesario reponer cuando sus reservas disminuyeno se agotan. Si les preguntamos, por ejemplo, a los ado-lescentes, qué entienden por energía, ellos generalmenteresponden que la energía es algo que tienen cuando pue-den saltar, bailar o cuando nadan en la playa. Muchos es-tarían de acuerdo también en que es algo que se deriva debeber o ingerir alimentos. Así, cuando un jugador practicafútbol durante cierto tiempo, se siente agotado por el es-fuerzo físico realizado y necesita “reponer sus energías”.Esto lo puede lograr ingiriendo alimentos o descansando.Otra de las ideas comúnmente defendidas por estudiantesy público en general es que la energía siempre está ligadacon la actividad y con los seres vivos. En la mayoría de loscasos responden que los objetos inanimados, como porejemplo un cuadro colgado en la pared o el agua almace-nada en el interior de un tanque situado en la azotea deuna casa, no poseen energía alguna.

Considerar la energía como algo que se necesita parahacer que las cosas pasen es también otra creencia muyarraigada entre los alumnos y la gente común. Expresio-nes como la vela ilumina la habitación gracias a la ener-gía de la llama o el petróleo hace al auto moverse, ya queel petróleo posee energía, son frecuentemente usadas.

La energía no es la causa de que los fenómenos ocu-rran, a pesar de que muchas personas piensen así. Losargumentos científicos nos llevan a plantear que aunquela energía puede ser usada para identificar los límites delo que podría ocurrir (hasta qué altura pueda ascenderuna piedra que lanzamos, hasta qué valor podría elevarsela temperatura del agua que calentamos, o qué distanciapuede recorrer un automóvil), no es la posesión de ener-gía lo que decide, de ahí que no pueda ser consideradacomo la causa de ningún proceso.

En diferentes fuentes bibliográficas aparecen diversasinterpretaciones acerca de la energía. Pero el punto de vis-ta tradicional y más difundido respecto a este conceptoexpresa que energía es la capacidad de un sistema físicopara realizar trabajo,2 restringiendo el alcance del términoal estrecho ámbito de la mecánica. Algunos autores reco-nocen que esta definición es incompleta. Así nos encon-tramos, por ejemplo, con el criterio de que “...la definiciónde energía, que se puede encontrar todavía en algunos li-bros e incluso manuales, como magnitud que caracterizala capacidad del cuerpo (o del sistema) de realizar trabajo,en el caso general es incorrecta. Fue heredada de los si-glos XVII-XVIII cuando la noción de la energía (conforme a laterminología de aquel tiempo, “fuerza”) estaba relacionadasolamente con el trabajo mecánico”. 3, 4

Un planteamiento quizá más general acerca de la ener-gía es que ésta constituye una idea abstracta inventadapor los científicos para ayudarse a sí mismos en la inves-tigación e interpretación de los fenómenos naturales. Elya desaparecido físico estadounidense y Premio Nobelde física en 1965, Richard Feynman (1918-1988), apoyóeste planteamiento cuando dijo: “...hay una cierta canti-dad, a la cual llamamos energía, que no se altera en lavariedad de cambios que sufre la naturaleza. Esta es unaidea abstracta, pues constituye un principio matemático;éste dice que hay una cantidad que no cambia cuandoalgo pasa. No es una definición de un mecanismo o algoconcreto, es una extraño hecho el que podamos calcularcierto número y cuando terminemos de observar la natu-raleza ir a través de sus mañas y calcular el número otravez, éste es el mismo”.5

En este tabloide intentaremos arribar a una idea untanto más general sobre la energía mediante el análisisde ejemplos sencillos. Pero antes debemos recordar quetodos los procesos y fenómenos que se producen a nuestroalrededor, espontáneos o provocados por los seres hu-manos durante sus actividades cotidianas, involucran sis-temas de objetos materiales. Los cuerpos materiales ysus sistemas, pueden ser caracterizados analizando suspropiedades entre las cuales se pueden señalar las si-guientes: volumen, masa, temperatura, velocidad, cargaeléctrica, forma y muchas otras.

El primer ejemplo que vamos analizar es el de los moli-nos de viento, cuyo funcionamiento se basa en la accióndel viento sobre sus aspas. Su empleo para la extracciónde agua en nuestras zonas rurales se generalizó en la pri-mera mitad del siglo XX, después se abandonó y hoy seretoma nuevamente. El viento realiza trabajo6 mecánico alponer en movimiento las aspas del molino, las cuales alestar acopladas a su eje permiten, o bien la extracción delagua subterránea o la generación de electricidad en el casode los modernos aerogeneradores. Aquí vemos cómo apartir de la realización de trabajo pueden cambiarse laspropiedades de los sistemas, en este caso la velocidad delas aspas del molino o del aerogenerador según sea elcaso. Por ello decimos que el viento posee energía y nosreferimos a ella con el nombre de energía eólica, recordan-do a Eolo, dios del viento en la mitología griega.

Trabajo es el mecanismo mediante el cual la energíacambia de una forma a otra intercambiándose o transmi-tiéndose de un cuerpo o sistema a otro, en virtud de la apli-cación de fuerzas.

1.1 Importancia del estudio de la energía


W = F • d

donde F representa el valor de la fuerza aplicada y d ladistancia recorrida por el cuerpo. En el Sistema Interna-cional la fuerza se expresa en newton (N) y la distanciaen metros (m). Si al aplicar una fuerza de 1 N (1kg•m/s2)desplazamos un cuerpo una distancia de un metro, setransmite a él una cantidad de energía igual a un joule (J)mediante el mecanismo llamado trabajo. Luego,

1J = 1N • 1m = 1 kg • m/s2 • 1m = 1 kg • m2/s2

Veamos un segundo ejemplo. La temperatura es unade las propiedades que nos permite describir el estado delos cuerpos. Supongamos que extraemos una cubeta concuadritos de hielo del vaporizador (comúnmente conocidocomo congelador), de nuestro refrigerador y colocamosvarios de ellos sobre la mesa. La temperatura fuera delrefrigerador es obviamente superior a la que existe en elinterior, por lo que al transcurrir unos segundos observa-mos que los cuadritos de hielo comienzan a fundirse, esdecir, a derretirse. Al derretirse el hielo se produce uncambio en las propiedades del agua, pues el aumento dela temperatura provoca su paso del estado sólido al esta-do líquido. La vía mediante la cual se transfirió energía enel proceso descrito se conoce con el nombre de calenta-miento o calor y mediante esta, al igual que cuando serealiza trabajo, los sistemas logran cambiar sus propie-dades o las de otros sistemas, o sea, se logra transmitirenergía.

Calentamiento es el mecanismo mediante el cual setransmite energía de un cuerpo a otro (o entre las partesde un cuerpo) en virtud de una diferencia de temperatura.Es una vía para variar la energía interna de los cuerpossin que sea necesario aplicar fuerza alguna.

Suponga que vamos al campismo y que las condicio-nes meteorológicas son propicias para cocinar los ali-mentos aprovechando directamente la energía solar. Em-pleamos para ello una cocina solar de espejo parabólico.Colocamos la cacerola en el foco del espejo de nuestrapeculiar cocina; apreciaremos cómo a medida que trans-curre el tiempo la temperatura en el interior de la cacero-la comienza a ascender lentamente. Hemos logrado, eneste caso concentrando los rayos solares, el cambio delas propiedades de los alimentos que colocamos en elrecipiente. La necesidad de concentrar los rayos sola-res surge del hecho de que el proceso de cocción de losalimentos requiere de una temperatura superior a la tem-peratura ambiente, pero también cuando caminamos alaire libre sentimos la acción de los rayos solares sobrenuestro cuerpo.

En este último ejemplo, a diferencia de los mecanis-mos de trabajo y calentamiento, el cambio de las pro-piedades de los sistemas se lleva a cabo sin que seanecesario que los cuerpos entren en contacto directo. Aesta vía o mecanismo mediante el cual los sistemaspueden cambiar sus propiedades o las propiedades deotros sistemas se denomina radiación.

Radiación es el mecanismo mediante el cual se trans-mite energía y por tanto se cambian las propiedades delos cuerpos y sus sistemas sin que se requiera del con-tacto directo entre ellos o que se comuniquen mediantealgún otro cuerpo.

La radiación es el principal mecanismo mediante elcual se transmite energía en el universo. En general nosreferimos a la energía solar y decimos que el Sol poseeenergía, pues éste tiene la capacidad, mediante la radia-ción, de producir cambios en nuestro planeta; estos cam-bios son tales que sin ellos sería imposible el sosteni-miento de la biodiversidad.

El análisis conjunto de los ejemplos anteriores noslleva a expresar que:

• La energía se pone de manifiesto a través de los cam-bios en las propiedades de los cuerpos o de sus sis-temas.

• Mientras mayores sean los cambios efectuados,mayor es la energía intercambiada.

• Existen tres procesos mediante los cuales se inter-cambia la energía entre los sistemas o de una partede un sistema a otro.

Es posible entonces decir que la energía caracterizala capacidad de los sistemas para cambiar sus propieda-des o las propiedades de otros sistemas, se produzcanlos cambios mediante la realización de trabajo, el calen-tamiento o la radiación. Convendría puntualizar aquí, quela causa de los cambios, cualesquiera que estos sean,son las interacciones. Por otra parte, sobre la energíaFederico Engels expresó en Dialéctica de la naturaleza:

“Las innumerables causas eficientes de la na-turaleza, que hasta ahora llevaban una exis-tencia misteriosa y no explicada, bajo el nom-bre de fuerzas –fuerza mecánica, calor, irra-diación (luz y calor irradiado), electricidad,magnetismo, fuerza química de la asociacióny disociación–, quedan a partir de ahora de-mostradas como formas específicas, comomodalidades de existencia de una y la mis-ma energía, es decir, del movimiento; no sólopodemos demostrar sus cambios de una for-ma a otra, tal como se observan en la natura-leza, sino producirlos nosotros mismos en ellaboratorio y en la industria de tal modo, ade-más, que a una cantidad de energía bajo unade las formas corresponda siempre una de-terminada cantidad de energía bajo esta for-ma o bajo otra.” 8

A partir de lo expresado por Engels podemos afirmarque la energía es la medida más general del movimientode la materia, en su capacidad de transformarse en otrostipos de movimiento.

En el Sistema Internacional de Unidades la magnitudfísica energía se expresa en una unidad denominada joule(J), que inmortaliza al físico inglés James Prescott Joule(1818-1889). Joule trabajó durante más de treinta años enla realización de experimentos relacionados con las trans-formaciones energéticas, considerados hoy como clási-cos. Calculó además el equivalente térmico del trabajo;formuló de manera independiente al médico alemán RobertMayer, el principio de conservación de la energía, y simul-tánea e independientemente también al físico ruso E.Lenz; formuló la ley que establece la dependencia de laenergía de la corriente eléctrica transformada en energíatérmica en un conductor, con respecto a la tensión y laintensidad de la corriente que circula por éste.

1.3 Principales formas de energía

1.2.2 Energía potencial

1.2.1 Energía cinética

Sobre el concepto de trabajo, Federico Engels (1820-1895) escribió: “El trabajo es, pues, el cambio de formadel movimiento, considerado en su aspecto cuantitativo”.7

Debe quedar claro que el trabajo no es una forma de ener-gía, sino un mecanismo, una vía para transferir o transfor-mar la energía. Por ello, los cuerpos no poseen trabajo.Aparece asociado a todo tipo de fenómeno físico, seanmecánicos o no.

El trabajo se denota por la letra W, inicial de la palabrawork que en idioma inglés significa trabajo. En su formamás sencilla, o sea, cuando la fuerza aplicada sobre uncuerpo es constante y ésta actúa en una dirección para-lela a la dirección en que el cuerpo se mueve, el trabajose puede calcular mediante la siguiente expresión mate-mática:

La energía se manifiesta en dos formas principales queson la energía cinética y la energía del campo, donde seincluye la energía potencial y la energía radiante. Las ener-

gías de campo pueden o no ser potenciales; por ejemplo,la energía magnética es una energía de campo pero no espotencial, mientras que por otro lado, la energía gravitatoriaes de campo y es además potencial. Las energías poten-ciales son aquellas energías de campo que son converti-bles integrante en energía cinética. Muchas veces encon-tramos diversas denominaciones acerca de las formas deenergía. En ocasiones los términos empleados se refie-ren a la misma forma de energía y en otras se usan deno-minaciones ambiguas o incluso incorrectas.

Cuando un cuerpo se mueve con cierta velocidad respec-to a otro, puede cambiar o modificar el estado de este ode otros cuerpos. Por eso decimos que un cuerpo enmovimiento posee energía y, a esta forma de energía sele denomina energía cinética. Los cuerpos poseen ener-gía cinética no sólo cuando se desplazan en línea recta,sino también cuando describen trayectorias curvilíneas,vibran o efectúan un movimiento rotacional. El términoenergía cinética se refiere no solo al movimiento de loscuerpos como un todo, sino además al movimiento desus átomos y moléculas.

Durante los siglos XVII y XVIII se discutió mucho acer-ca de la energía y en particular acerca de la energíacinética, aunque a decir verdad este nombre aún no sehabía generalizado. Thompson y Taitt escribieron en 1867:“...la fuerza viva o energía cinética de un cuerpo que sehalla en movimiento es proporcional a su masa y, al mis-mo tiempo, al cuadrado de su velocidad”. 10 La energíacinética se denota mediante las letras E

c y se calcula

mediante la expresión matemática:

Esta expresión sólo es válida para velocidades de bajas arelativamente altas; para las partículas que se mueven agrandes velocidades, deben usarse las ecuaciones de larelatividad de Einstein.

El término energía potencial describe la energía de un cuerpodebido a su posición en un campo de fuerzas, como porejemplo el campo gravitatorio o el electrostático. Por esonos referimos a la energía potencial electrostática cuandoestamos en presencia del campo inherente a partículaseléctricamente cargadas que se hallan en reposo relativo;a la energía potencial gravitatoria cuando hablamos de laenergía asociada al campo gravitatorio. Se acostumbra adecir que la energía potencial es “energía almacenada”,pues cuando un cuerpo posee energía potencial su capa-cidad para producir cambios está latente.

La energía potencial aparece en los sistemas cuandounas partes ejercen fuerzas sobre otras, de un valor quedepende de la configuración o posición relativa entre di-chas partes. Por eso, a la energía potencial se le llamafrecuentemente energía de posición o energía de configu-ración. La variación de la energía potencial de un sistemade cuerpos sólo depende de sus configuraciones inicial yfinal, es independiente del camino seguido para llevar alos cuerpos integrantes del sistema hasta una configura-ción o posición determinada. El valor de la energía poten-cial es arbitrario y depende de la elección del nivel dereferencia.

La energía potencial pertenece a los sistemas y no alos cuerpos individuales. Es incorrecto hablar de la ener-gía potencial de una pelota situada a cierta altura sobre elsuelo, y aunque lo riguroso es referirse a la energía delsistema Tierra-pelota y al cálculo de las variaciones de laenergía potencial en dicho sistema, es costumbre referir-se a la energía potencial de un cuerpo determinado, pa-sando por alto que este forma parte de un sistema.


Ep = m • g • h

1.2.3 Energía radiante

1.4 Fuentes de energía

1.5 Principios de la energía: transformación,conservación y degradación

En los libros encontramos referencias a la energía po-tencial elástica y la energía potencial química. La energíapotencial elástica se relaciona con los cambios de posi-ción inherentes a la deformación de los cuerpos, comopor ejemplo en el sistema formado por un cuerpo y unresorte. Por otro lado, se denomina energía potencial quí-mica, a la energía que se pone en juego durante lasinteracciones químicas. De estas interacciones son por-tadores los átomos, moléculas, iones y radicales, que asu vez se consideran las estructuras que poseen el deno-minado movimiento químico de la materia. A pesar desus aparentes diferencias, tanto la energía potencial elás-tica como la energía potencial química tienen su origenen las interacciones electromagnéticas que ocurren aescala microscópica. Por eso, cuando hablamos de laenergía almacenada en las cadenas de hidrocarburos delos combustibles fósiles, hacemos alusión a su energíapotencial química, que en última instancia es energía po-tencial electromagnética.

La energía potencial se denota por las letras Ep. Un

ejemplo de cuerpo que posea energía potencial, en estecaso energía potencial gravitatoria, son las aguas queestán en un estanque elevado a cierta altura. La energíapotencial gravitatoria se calcula mediante la expresión:

donde m es la masa; g, el valor de la intensidad del cam-po gravitacional (generalmente se toma igual a 10 m/s2);y h es la altura a la que se encuentra el cuerpo.

La energía mecánica es igual a la suma de las ener-gías potencial y cinética de los cuerpos que integran unsistema.

Los átomos y moléculas que conforman la estructurainterna de los cuerpos se hayan en constante movimientoe interacción por lo que también poseen energía cinéticay potencial. Para evitar confusiones al hablar de las ener-gías cinética y potencial de los cuerpos como un todo yde las energías cinética y potencial de sus partículas cons-tituyentes, a la suma de estas últimas se le conoce comoenergía interna del cuerpo.

La tercera forma básica en que se manifiesta la energíaes la radiante. Aquí se pueden mencionar como ejemplostanto la energía de la radiación solar y de otros cuerposestelares, como la de las antenas de radiodifusión, etc.gracias a la cual se sostiene la vida en nuestro planeta,como la energía de la radiación infrarroja que emana deun bombillo incandescente, o la radiación electromagné-tica emitida por la antena de una emisora de televisión ode radio.

Todas las formas de energía que se emplean en laliteratura científica moderna pueden resumirse en los trestipos de energía antes mencionados. Sin embargo, debe-mos enfatizar dos aspectos. Generalmente encontramosreferencias a la energía eléctrica como otra forma de ener-gía. Cabe subrayar aquí que la energía eléctrica es unafuente intermedia de energía. Hay que decir que “cuandola corriente eléctrica fluye, la energía cambia de este tipode energía potencial (electrostática) a energía térmica, oradiación (energía radiante), etc. A nivel molecular la ener-gía se manifiesta a través de la energía cinética asociadaa la velocidad de deriva de los electrones, la cual se su-perpone a su movimiento aleatorio”.11 Es más convenien-te emplear el término energía de la corriente eléctrica cuan-do hagamos referencia a la energía asociada con el pasode la corriente eléctrica a través de un circuito.

Por otra parte, es necesario analizar el término calor,usado con gran ambigüedad en muchos libros, e inclusoen artículos científicos y de divulgación. La cuestión radi-ca en que los autores consideran el calor, en lugar de unmecanismo o vía para la transferencia de energía, comouna de las diferentes formas en que se presenta la ener-gía en la naturaleza, tal y como se le consideraba haceunos doscientos años atrás. Ya hemos explicado antes

que se debe entender por calor o calentamiento. La ener-gía que un cuerpo tiene, debido a su capacidad caloríficaespecífica y a la temperatura que posee, es usualmenteconocida como energía térmica.

Cuando nos referimos a la energía solar, la eólica, la nu-clear, la eléctrica, la biológica, etc., no estamos en pre-sencia de nuevas formas de energía. En estos casos sehace referencia a los procesos a partir de los cuales sedispone de energía útil o de los elementos que participanen dichos procesos. Por ejemplo, cuando empleamos eltérmino energía eólica lo que se indica es el nombre delelemento del cual procede la energía, que en última ins-tancia se presenta en forma de energía cinética. Por esolo correcto es decir que tanto la energía eólica como laeléctrica o la biomasa son fuentes de energía.

Cuando un sistema, al interactuar con otros, entregaparte de su energía a través del calentamiento, la radia-ción o la realización de trabajo, se dice que está actuan-do como una fuente de energía.

Las fuentes de energía pueden clasificarse de acuerdocon su sitio de origen o con su carácter.De acuerdo con su origen se dividen en:

1. Las que se originan en las profundidades o en la cor-teza terrestre, que pueden ser geotérmica o nuclear,entendiéndose aquí los elementos radiactivos de don-de esta se “extrae”.

2. Las que tienen su origen fuera de la Tierra: gravitacional(debido a la interacción de la Luna y el Sol con nues-tro planeta se producen las mareas) y solar, que a lavez se subdivide en radiante: directa y almacenadatanto en la corteza como fotosintéticamente en labiomasa primaria; inducida: eólica, oleajes, corrien-tes oceánicas, hidroenergía; almacenada geológica-mente en forma de combustibles fósiles: carbón mi-neral, petróleo y gas natural.

De acuerdo con su carácter, las fuentes de energíapueden ser clasificadas como:

1. Permanentes, también denominadas renovables.2. Temporales, o no renovables.

Conocer el origen y el carácter de las diversas fuentesde energía ayuda a evaluar los impactos ambientales quesu uso provoca como consecuencia del desvío de flujosenergéticos, la concentración en el tiempo de ciertos pro-cesos físico-químicos, o de concentrar materiales en elespacio. Por ejemplo, cuando para cocinar quemamos enunos días un árbol que ha tardado decenas de años encrecer, estamos revirtiendo un proceso natural con unaconcentración en el tiempo de mil a dos mil veces. Si que-másemos turba, la concentración del proceso en el tiemposería de cinco a veinte mil veces. Cuando quemamos pe-tróleo, carbón mineral o gas natural, la concentración delproceso en el tiempo es de diez a cien millones, es decir,de diez a cien veces mayor que cuando quemamos leña.

Las fuentes primarias de energía son los elementos ysistemas con los que se inicia el largo camino del aprove-chamiento de los recursos energéticos, siendo el Sol laprincipal de ellas.

Tabla 1 Fuentes primarias de energía

Las fuentes energéticas primarias agotables son aque-llas de las que existen cantidades, limitadas, se conoz-can o no dichas cantidades. Ejemplos de estas fuentesson los combustibles fósiles, la energía geotérmica y losllamados combustibles nucleares. Por otra parte, las fuen-tes energéticas primarias renovables son aquellas cuyadisponibilidad se repite en el tiempo según períodos fijoso variables y en cantidades no necesariamente iguales.En este grupo se incluyen la energía solar radiante e in-ducida. Sobre la energía solar, Robert Mayer expresó: “ElSol, tal como lo entiende el hombre, es un manantial in-agotable de fuerza física. La corriente de esta fuerza, quese derrama también por nuestra tierra, es el resorte cons-tantemente tenso que mantiene en movimiento el meca-nismo de todas las actividades que tienen lugar en nues-tro planeta (...) El mundo vegetal constituye el depósitoen el que se fijan y acumulan para su utilización los raudosrayos solares del estío, fuentes de bienes económicos alos que se halla indisolublemente ligada la existencia físi-ca del género humano; todo aquel que contempla tantariqueza, no puede menos que experimentar un vivo senti-miento de admiración”.12

La mayor parte de las fuentes primarias de energía noson utilizables directamente en la forma en que se en-cuentran en la naturaleza. Por esta razón deben ser trans-formadas en “productos energéticos” a los que se les co-noce como fuentes energéticas intermedias, que son lasque los consumidores finales encuentran en el mercadoenergético: compañía del gas, estaciones de abasteci-miento de combustible, compañía eléctrica.

Gracias a máquinas y dispositivos más o menos com-plejos, el hombre aprovecha las fuentes intermedias deenergía, como la electricidad, para satisfacer sus necesi-dades. Cada una de estas necesidades implica “extraer”energía de algún cuerpo para transmitirla a otro cuerpo,de modo que se obtenga el efecto útil o los cambios quese deseen en cada caso. Por ejemplo: un obrero que tra-baja con el martillo neumático, “extrae” una parte de laenergía de los alimentos que ingiere, “almacenada” enestos para transmitirla a sus brazos y cerebro y transfor-marla en energía cinética y en energía radiante de losimpulsos eléctricos que se manifiestan en su cerebro. Elmartillo, por otra parte, funciona a partir del aire comprimi-do producido por un motocompresor, que recibe la ener-gía entregada por un generador que a su vez “extrae” laenergía del combustible empleado para hacerlo funcionar.Esto es lo que llamamos una cadena de transformacio-nes energéticas.

Es costumbre hablar de “producción”, “consumo” y “aho-rro” de energía. Estos términos están acuñados por el uso;sin embargo, no son rigurosamente correctos. Cuando ha-blamos de producir, consumir o ahorrar energía eléctrica,en realidad lo que se debe entender es la transformaciónde la energía de unas formas a otras y su transmisión deunos cuerpos a otros, ya sea en una mayor o menor cuan-tía. No es posible producir energía como se produce unasilla, o consumirla como nos tomamos un helado. En elcaso de la energía, los procesos de su transformación ytransmisión están sujetos a regulaciones importantes, comolas impuestas por los principios de transformación, con-servación y degradación de la energía.

La energía o capacidad para producir cambios en laspropiedades de los cuerpos o sistemas de cuerpos, nose crea ni desaparece, pasa de un cuerpo o sistema aotro, de una de sus formas de existencia a otra.

Cuando decimos que producimos energía, en reali-dad estamos diciendo que creamos las condiciones paraque se produzcan cambios de una forma de energía aotra. Del mismo modo, cuando consumimos energía noestamos desapareciendo o destruyendo energía, sinosólo transformándola y transmitiéndola. Por ejemplo, una


licuadora consume energía de la corriente eléctrica y esteconsumo no es más que la transformación de la energíaeléctrica que llega a este equipo en energía cinética delas partículas del producto que se desea licuar.

Cuando producimos, transportamos y consumimosenergía, lo que en realidad se hace es transmitirla de unoscuerpos a otros y transformarla de unas formas en otras,para obtener así un determinado efecto útil.

“Hay transformaciones de energía en funciones queson aún más complejas que el movimiento mismo, peroque podemos percibir con claridad; es el caso de muchasde las funciones realizadas por algunos de nuestros órga-nos, como el corazón, el intestino, nuestro aparato respi-ratorio, etc. Hay otras más en las cuales no se observamovimiento y que, sin embargo, también implican trans-formaciones de energía; tales son el funcionamiento denuestros riñones, nuestras glándulas y otros órganos quepor el hecho de no desplazarse de un sitio a otro no signi-fica que no requieran de la transformación constante deenergía.

“Tal vez las funciones más complicadas sean aquellasrealizadas por el sistema nervioso, que en última instan-cia comprenden el pensamiento humano mismo. El he-cho de que nuestras células nerviosas sean inmóviles noquiere decir que no necesiten energía. Poseen una grancantidad de funciones que podríamos considerar parcia-les, pero cada una de las cuales requieren de energía, odicho de manera más correcta, implica transformacionesde energía”.13

El principio de transformación y conservación de laenergía no fue descubierto por un físico, sino por el médi-co alemán Robert Mayer (1814-1876), aunque se recono-cen también los trabajos de Helmholtz, Lomonosov y otros.Según Mayer, “el calor que desprende el cuerpo humanosurge como resultado de la combustión del oxígeno en lasangre”. El dióxido de carbono resultante de la combus-tión es conducido nuevamente por la sangre hacia lospulmones, lo que provoca que ésta cambie su tonalidadrojo vivo por un rojo oscuro. Mayer llegó a la conclusiónde que en un clima cálido el cuerpo humano necesitagenerar menos calor que en uno frío, por lo que la com-bustión del oxígeno es menos intensa, se produce me-nos dióxido de carbono y la sangre casi no se oscurece.

En 1841 Mayer intentó publicar un primer artículo titu-lado “Sobre la determinación cuantitativa y cualitativa dela fuerza”. En aquel momento dicho artículo pasó inadver-tido, pues el redactor de la revista científica14 a la cualdirigió el trabajo el 16 de junio de 1841 ni siquiera hizoacuse de recibo, por lo que quedó olvidado. Al año si-guiente, apoyó su teoría con cálculos y logró publicar unsegundo artículo en la revista Annalen der Chemie undPharmacie, su primera publicación realmente dedicada ala conservación de la energía. El artículo se titulaba “Ob-servaciones sobre las fuerzas de la materia inerte” y ensu redacción fue ayudado por su compatriota, el químicoy fisiólogo Justus von Liebig (1803-1873). Una versióndetallada de sus investigaciones apareció tres años mástarde con el título de “El movimiento orgánico y su rela-ción con el metabolismo”, título que a decir verdad teníapoco atractivo como para llamar la atención de los físicosde la época y poco o nada decía sobre la importante leyde la naturaleza a la que estaba dedicado.

Mayer determinó antes que el inglés James PrescottJoule, el llamado equivalente térmico del trabajo. Sin embar-go, publicó sus resultados tardíamente y no se le reconoceese mérito. Sobre los aportes de Mayer a la ciencia, Engelsexpresó: “La constancia cuantitativa del movimiento fue for-mulada ya por Descartes, y además casi con las mismaspalabras que ahora..., en cambio, la mutación de forma delmovimiento no se descubrió hasta 1842, y esto, y no la leyde la constancia cuantitativa, es lo nuevo”.15

A partir del conocimiento de la ley de transformación yconservación de la energía puede surgir la siguiente inte-rrogante: ¿Por qué preocuparnos en ahorrar y hacer unuso eficiente de la energía si de todos modos la energíase conserva?. La respuesta a esta pregunta puede enfo-carse desde tres puntos de vista independientes pero muy

relacionados. El primero tiene que ver con el problema dela preservación del medio ambiente. La producción de elec-tricidad a partir de combustibles fósiles, trae consigo gra-ves consecuencias para la salud de los seres humanosen particular y para la preservación de los diferentesecosistemas a escala planetaria. He aquí una poderosarazón para preocuparnos por ahorrar y explotareficientemente los recursos energéticos. El segundo serelaciona con la preservación de los limitados recursoscon que cuenta el planeta. La transformación de la ener-gía, independientemente de que su origen sea renovableo no, requiere de cuantiosos recursos para poder llevarsea cabo. Utilizar menos energía no significa sólo economi-zar el portador energético, sobre todo si este es no reno-vable, sino que además significa reducir el monto de losrecursos necesarios para hacer funcionar los sistemasde transformación y transmisión de la energía. Por últi-mo, estrechamente relacionado con los términos produc-ción y consumo, nos encontramos con el principio de ladegradación de la energía. Por ejemplo, en un bombilloincandescente, menos de 10 % de la energía empleadaen su funcionamiento se transforma en energía radiante,cuyas longitudes de onda pertenecen a la región visibledel espectro electromagnético (comúnmente se le deno-mina energía luminosa). El resto se transmite al mediocircundante a través del calentamiento y también en formade energía radiante, pero con longitudes de onda de la zonainfrarroja del espectro electromagnético, que no podemosver. La energía no desaparece. Sin embargo, la energía delmovimiento desordenado de las moléculas del aire y deotros cuerpos (energía térmica), no puede ser aprovecha-da, no es energía útil para producir cambios. Decimos en-tonces que la energía se ha degradado, ha perdido su cali-dad, o sea, su utilidad para producir cambios.

Para que los motores realicen trabajo se requiere deun combustible que, al igual que los alimentos, provea laenergía necesaria para su realización. El desgaste físicoy el tiempo que se necesita para ir caminando de Ciudadde la Habana a Santiago de Cuba es enorme si se com-para con lo que se consume cuando se hace el viaje enómnibus, en tren o en avión. La gran ventaja de utilizarestos medios para transportarnos es que son sus moto-res quienes realizan el trabajo, en lugar de nuestro orga-nismo. Sin embargo, ni el cuerpo humano, ni un motor decombustión interna de un auto o la turbina de un avión,transforman toda la energía “extraída” de los combusti-bles en energía útil. Inevitablemente una parte de estaenergía se transforma en energía térmica y no la pode-mos recuperar.

Al abordar este aspecto de la degradación que sufre laenergía durante sus transformaciones se usa un nuevoconcepto, el de exergía, por cierto, poco mencionado enlos libros de Física. Toda cantidad de energía tiene más omenos posibilidad de producir cambios. Esa es su exergía,el resto es anergía. La exergía, término surgido (aunquecon otro nombre) poco después de la aparición de la se-gunda ley de la termodinámica, adquirió el nombre conque se le conoce actualmente en 1956 gracias al científi-co yugoslavo Z. Rant. El mayor contenido de exergía enun determinado tipo de energía será lo más valioso, tantodesde el punto de vista tecnológico como económico.

Cuando se realiza un proceso determinado, la exergíadisminuye, o sea, una parte de la exergía disponible setransforma en energía útil, pero el resto se «pierde». Laenergía de la corriente eléctrica tiene la particularidad deque toda ella es exergía, es una energía de alta calidad,con elevada capacidad para producir cambios. Al trans-formar la energía de la corriente eléctrica en energía tér-mica del medio circundante se destruye en dicho proce-so prácticamente toda la exergía, la capacidad de produ-cir cambios. Por eso no es recomendable, tanto desde elpunto de vista energético como medioambiental y econó-mico, emplear la electricidad para el calentamiento deagua o para la calefacción de locales. Los siguientes ejem-plos ilustran la degradación de la energía.

1. Cuando un hombre arrastra una caja sobre el suelo,emplea una parte de la energía potencial almacenadaen la glucosa de su sangre; sus músculos transfor-

man en energía útil la energía de la glucosa, lo que lepermite producir cambios en el estado mecánico dela caja mediante el mecanismo llamado trabajo. Pero,además, debido a la fuerza de fricción, parte de laenergía empleada por el hombre para mover la cajase invierte en el aumento de la temperatura de lassuperficies en contacto debido al calentamiento. Estaenergía térmica se disipa y se transfiere al medio cir-cundante, de ahí que no es posible aprovecharla.

2. Durante el funcionamiento de los motores eléctricos,una parte no despreciable de la energía de la corrien-te eléctrica puesta en juego se invierte en incremen-tar la energía térmica de las diferentes partes del pro-pio motor y del medio circundante. Esta fracción deenergía no se puede emplear en la realización deltrabajo para el que está diseñado el motor.

3. Al esterilizar el material para usos médicos en unautoclave se transforma íntegramente toda la energíaeléctrica suministrada al aparato en energía térmicadel instrumental médico, del propio aparato y del mediocircundante. Esta energía ya no podrá volver a serutilizada, se ha degradado.

Todo esto implica que al consumir la energía eléctricaésta no se destruye, no desaparece, pero sí “destruimos”su capacidad para producir cambios. Por ello todos de-bemos contribuir al empleo más racional y eficiente de laelectricidad, con independencia de la fuente de energíaque se utilice para generarla.

1.6 Potencia y eficiencia

Al igual que la palabra energía, la palabra potencia esusada con mucha frecuencia en nuestra vida cotidiana.Sin embargo, a veces su empleo no es el más adecuadoy generalmente se identifica la potencia con la fuerza, locual es incorrecto.

Potencia es la magnitud física mediante la cual seexpresa la rapidez con la que se producen cambios o sellevan a cabo transformaciones de energía. En otras pa-labras, la potencia expresa el ritmo al que se transfiere ose transforma la energía.

La potencia se identifica con la letra P, y se calculaempleando la siguiente expresión matemática:

donde ∆E representa la cantidad de energía transferida otransformada y ∆t es el tiempo que ha transcurrido duran-te la transferencia o transformación de dicha energía. Launidad en que se expresa la potencia en el Sistema Inter-nacional de Unidades es el watt (W), en honor a JamesWatt (1736-1819), inventor e ingeniero mecánico esco-cés. Si bien Watt no fue el creador de la máquina devapor, como algunos erróneamente creen, sí hizo impor-tantes aportes en el mejoramiento del diseño de dichamáquina, factor decisivo en el aumento de la productivi-dad del trabajo durante la Revolución Industrial.

Cuando se habla de las centrales termoeléctricas(CTE), es importante conocer la potencia instalada, lo quenos dice la cantidad de energía que puede ser transfor-mada en energía de la corriente eléctrica en un tiempodado. Las termoeléctricas poseen suficiente potencia ins-talada como para satisfacer las necesidades de una ciu-dad o región. La producción de electricidad depende de lademanda de los consumidores. A mayor demanda porparte de los consumidores, mayor cantidad de petróleodeberá ser quemado en las CTE para generar la energíarequerida y así satisfacer la demanda. Para lograr esto,en el horario pico entran en funcionamiento la mayor can-tidad de unidades de generación, poniéndose en tensióntoda la potencia instalada disponible en ese momento.


Pero la Compañía Eléctrica no nos cobra por la poten-cia de los equipos electrodomésticos que tenemos ennuestras casas, nos cobra por la “energía consumida”.Esta queda registrada en el metro contador y podemoscalcularla multiplicando la potencia de los electrodomés-ticos que usamos por el tiempo que estos han estadofuncionando. Por ejemplo si usamos un bombillo de 60 Wdurante 5 horas, consumimos una cantidad de energía de300 Wh, igual a 0,3 kWh. Sin embargo, con un bombilloahorrador de 20 W lograremos la misma iluminación yconsumiremos en ese mismo intervalo de tiempo 100 Whes decir 0,1 kWh, o sea tres veces menos.

Obsérvese cómo en el ejemplo anterior la energía seha expresado en kilowatt-hora, en lugar de usar el joule.Es costumbre emplear el kilowatt-hora para expresar laenergía de la corriente eléctrica que consumimos, puesel joule es tres millones seiscientas mil veces más pe-queño.16 De modo que el watt y el kilowatt son unidadespara expresar la potencia, o sea, la rapidez con que setransfiere o se transforma energía, mientras que el watt-hora y el kilowatt-hora son unidades de energía, al igualque el joule.

Es usual escuchar referencias al consumo de poten-cia. Analicemos la siguiente expresión: “Un trabajo realiza-do lentamente consume menos potencia, pues el tiempoes más largo, mientras que para hacerlo más rápidamentese absorbe mayor potencia”. Debemos decir que si bienestá acuñado por el uso referirse a producción, consumo yahorro de energía, aunque en realidad sabemos que estaterminología es conceptualmente incorrecta y que la ener-gía siempre se conserva y solo es posible cambiarla, trans-formarla de una forma a otra o transferirla de un sistema aotro, no debemos referirnos al consumo de potencia. Lapotencia, como queda explícito en su definición, expresael ritmo al cual se transfiere o se transforma la energía. Noes posible consumir el ritmo al que se realiza la transfor-mación de cierta cantidad de energía.

Es relativamente sencillo estimar el ritmo al que trans-forma energía el cuerpo humano, o sea su potencia. Em-pecemos diciendo que para cada actividad la potencia delcuerpo humano es distinta. Se estima que cuando dormi-mos, nuestra potencia es de alrededor de 75 W, igual a lapotencia de un televisor ATEC-PANDA de 20”. Cuandocaminamos, nuestra potencia es de 350 W, semejante ala potencia de una computadora como las que hay ennuestras escuelas.17

Estimemos la potencia de un joven deportista, cuyamasa es de 80 kg, que sube por una cuerda hasta unaaltura de 10 m. Supongamos que el tiempo que demoraen ascender hasta dicha altura es de 8 s. A medida queel deportista sube por la cuerda, su energía potencialgravitatoria aumenta, a expensas de la disminución de laenergía potencial almacenada en su organismo. La ener-gía potencial gravitatoria adquirida es igual a:

∆Ep = 80 kg • 10 m/s2 • 10 m = 8 000 J

Sustituyendo esta energía en la expresión para elcálculo de la potencia obtenemos que:

Por supuesto, no es posible mantener este ritmo detransformación de energía durante mucho tiempo, puesnos agotaríamos. Disminuirían nuestras “reservas ener-géticas”, o dicho con mayor precisión, disminuiría la ca-pacidad del organismo para producir cambios.

Se estima que aunque algunas actividades puedan serrealizadas con mayor potencia que otras, la potencia pro-medio diaria de un ser humano es diez veces más peque-ña que la del deportista del ejemplo anterior, o sea, 0,1kW (100 W). Incluso, los animales que empleamos paralas duras labores agrícolas de carga o transporte, comobueyes y caballos, poseen potencias que oscilan entre0,5 y 0,75 kW.

Pero, hagámonos ahora la siguiente pregunta: ¿cuán-ta de la energía puesta en juego por el organismo humano

al realizar cada una de nuestras actividades cotidianas, seaprovecha en producir los cambios deseados? La respues-ta a esta interrogante nos lleva al planteamiento del con-cepto de eficiencia energética. Este concepto surgió a par-tir del auge en el empleo de las máquinas que hacían másproductivo el trabajo de los hombres durante la RevoluciónIndustrial. La máquina de vapor del inglés Thomas New-comen, uno de los precursores en la aplicación de estatecnología, tenía una eficiencia energética de solo 0,2 %.

Eficiencia energética es la magnitud mediante la cualse expresa la relación entre la energía puesta en juego yla energía útil empleada en realizar cambios o transfor-maciones.

La eficiencia energética se calcula mediante la siguien-te expresión matemática:

donde ∆ Eo representa la cantidad de energía puesta enjuego para realizar ciertos cambios o modificaciones, mien-tras que ∆ E representa la cantidad de energía útil real-mente aprovechada en la realización de los cambios otransformaciones deseadas.

El organismo humano es altamente ineficiente al trans-formar la energía, pues de cada cien unidades energéti-cas puestas en juego, solo puede aprovechar en la reali-zación de los cambios o transformaciones deseadasaproximadamente la cuarta parte de estas, o sea, 25 uni-dades. Se dice entonces que su eficiencia es de 25 %.De este modo, si deseamos realizar un trabajo de 10 J,necesitamos poner en juego una cantidad de energía cua-tro veces mayor; es decir, 40 J. El valor de la eficienciadel organismo humano no está muy lejos de la eficienciade los motores de gasolina de los automóviles, o inclusode una central termoeléctrica, cuya eficiencia está alre-dedor del 35 %. Las modernas turbinas de vapor (a 600°C) alcanzan rendimientos de alrededor de 40 %. Perolas tecnologías energéticas más eficientes que existenhoy día son las turbinas de las hidroeléctricas, el ciclocombinado18 y la cogeneración.

Supongamos que una persona de masa 86 kg realizadurante un día las actividades cuya potencia se señalaentre paréntesis: dormir (75 W), durante 9 horas; montarbicicleta lentamente (380 W), durante 1 hora; caminar (350W), durante 2 horas; trabajar con la computadora (160W), durante 7 horas; descansar acostado (130 W), du-rante 2 horas; comer (140 W), durante 1 hora; tocar elpiano (240 W), durante 1 hora y limpiar el piso (380 W),durante 1 hora. Si multiplicamos en cada caso la poten-cia por el tiempo transcurrido para la realización de cadauna de las actividades obtendremos, de acuerdo con laexpresión para el cálculo de la potencia, la energía DEempleada por esta persona en cada una de sus activida-des; al sumar todas estas cantidades individuales obten-dremos la energía empleada durante todo el día. Despuésde unos cálculos sencillos, el resultado final es que laenergía empleada durante el día fue de 3,895 Wh, o sea,aproximadamente 3,9 kWh.

¿A cuántos joule equivale la cantidad de energía utili-zada para producir cambios por la persona del ejemploanterior? Un cálculo sencillo, basado en la equivalenciaentre el kilowatt-hora y el kilojoule nos permite llegar a laconclusión de que 3,9 kWh equivalen a 14,040 kJ. Plan-teémonos ahora la siguiente interrogante: si la eficienciacon que el organismo humano transforma la energía esde sólo 25 %, ¿cuánto alimento deberá ingerir esta per-sona para realizar todas las actividades descritas?

Cada alimento posee un “contenido energético” deter-minado; es decir, una vez digeridos, los alimentos le con-ceden a nuestro organismo la capacidad para producir unadeterminada cantidad de cambios. Hagamos nuestras es-timaciones basándonos en un alimento fácil de encontraren nuestros mercados agropecuarios. El plátano fruta.

Partimos del hecho de que la energía “contenida” encinco plátanos fruta es de 1 kWh.19 Luego, teniendo en

cuenta la eficiencia del organismo humano y el contenidoenergético de los plátanos fruta, encontramos que la per-sona de nuestro ejemplo deberá ingerir la cantidad de 5 x3,9 x 4 de estos plátanos, para cubrir las necesidadesenergéticas de su organismo y poder ejecutar todos loscambios y transformaciones llevados a cabo durante lasactividades arriba relacionadas. Con sorpresa vemos quedebería ingerir nada menos que ¡78 plátanos fruta! Claroestá, el plátano no es un alimento de elevado “contenidoenergético”. En nuestra dieta diaria hacemos un balancede alimentos que nos permiten satisfacer los requerimien-tos del organismo y así poder llevar a cabo todas nues-tras actividades. El resultado de este ejemplo nos ayudaa comprender cuan ineficiente es nuestro organismo, altransformar la energía de los alimentos que ingerimos enla energía útil necesaria para producir los cambios de di-versa naturaleza que a cada instante llevamos a cabo.

2. HISTORIA Y ENERGÍA. EVOLUCIÓN HIS-TÓRICA DEL USO DE LA ENERGÍA

El uso de la energía ha evolucionado a través de los tiem-pos, pero se ha hecho vertiginoso a partir de la Revolu-ción Industrial (1750-1850) en un intervalo de menos detrescientos años, que resulta prácticamente infinitesimalcomparado con los cientos de miles de años de existen-cia del hombre. Como se verá, ha sido tan rápido e indis-criminado el uso de los combustibles fósiles (petróleo,gas, carbón, etc.) que se ha alterado el equilibrio ecológico,situación que hoy amenaza la existencia misma de laespecie humana.

Con vistas a fundamentar la necesidad del empleo delas energías renovables, en este capítulo se revisará pri-meramente el uso de la energía hecho por el hombre has-ta la Revolución Industrial, fenómeno éste que marca elinicio de la utilización en gran escala de los combustiblesfósiles. Se examinarán después las características deluso de los combustibles fósiles, que representa más del80 % del consumo energético actual, así como los peli-gros que esto implica para el planeta y que fundamentanla imperiosa necesidad de recurrir al empleo de las fuen-tes de energía renovable. A continuación se revisará cadauna de las más importantes de estas fuentes, así comoel estado actual y las perspectivas de su utilización. Porúltimo, se abordará la problemática del uso del hidrógenocomo combustible, concebido como el portador energéti-co ideal del futuro.

2.1 La utilización de la energía por el hombredesde la prehistoria hasta la revoluciónindustrial

Sin la energía solar no sería posible la vida en la Tierra talcomo la conocemos. Las plantas verdes, las algas y elfitoplancton fijan por fotosíntesis solo la milésima partede la energía de la radiación electromagnética que llega anuestro planeta procedente del Sol. Pero gracias a estapequeña fracción de energía solar se producen cada año,como promedio, varios kilogramos de materia orgánicaseca por metro cuadrado de superficie. Una parte de estamateria se utiliza como alimento por los seres humanosy animales herbívoros, que a su vez sirven, generalmente,de alimento a los carnívoros.

Otra parte de la materia orgánica a que nos referimosestá constituida por la madera, a la que pueden dárselediversos usos; uno de ellos es el de servir como combus-tible, es decir, como fuente de energía térmica por com-bustión.

Tanto los alimentos de origen vegetal como la maderay los residuos vegetales acumulan, en forma química dereserva, cantidades de energía llegadas del Sol poco tiem-po antes. El viento y las corrientes de agua dependenasimismo de esta energía solar de reciente arribo. Perouna parte de la energía que llegó a nuestro planeta hacecientos de millones de años, se transformó en energíaquímica y se acumuló en los combustibles llamados fósi-


2.1.1 El hombre, cazador y recolector

El hombre del Paleolítico Superior fabricaba algunos ins-trumentos de madera, hueso, cuerno y piedra, y habíadesarrollado técnicas que le permitían defenderse del ata-que de las fieras y cazar o pescar los animales que de-bían servirle de alimento. Tales actividades requerían deél un gran esfuerzo físico; para realizarlas, al principiosolo disponía de palos utilizados como garrotes y pie-dras lanzadas como proyectiles. Las cargas pesadas lastransportaban sobre su espalda o las arrastraban.

Con el tiempo, se perfeccionaron las técnicas de cazay pesca con la utilización de dardos y arpones y el em-pleo –hace quizás unos veinticinco mil años– del tiro conarco, que pudiera considerarse la primera máquina inven-tada por el hombre, donde la energía potencial acumula-da en el arco al tensarlo con sus manos se transfería a laflecha en forma de energía cinética.

Durante milenios no contó el hombre con otra fuentede energía utilizable inmediatamente que no fuese su pro-pia musculatura para cazar, pescar, machacar granos ali-menticios, transportar cargas y otras tareas vitales.

Pero habían algunas tareas importantes para cuya rea-lización sí contaba el hombre con el auxilio de una fuenteadicional de energía: las ramas y hojas secas de los ár-boles. Porque desde tiempo inmemorial dominaba la téc-nica de extraer la energía acumulada en la madera y losresiduos vegetales secos, quemándolos para hacer fuegoa voluntad. El fuego no solo le servía para protegerse delfrío, espantar las fieras y alumbrarse de noche, sino tam-bién para cocinar algunos alimentos a fin de hacerlos másdigeribles. Posteriormente le sirvió para construir canoasahuecando troncos de árboles.

Se ha calculado que, en las condiciones mencionadas,cuando el ser humano no disponía de otras fuentes de ener-gía que la que podían suministrar su propio cuerpo y laleña, su consumo energético promedio era de unas cincomil kilocalorías por día, de las cuales, alrededor de dos milcorrespondían al uso del fuego, es decir, a la conversión encalor y luz de la energía química liberada por combustiónrápida de la madera y algunos residuos vegetales.

2.1.2 El hombre, agricultor

Durante decenas de milenios los grupos humanos, queeran muy pequeños, permanecían en un lugar dado sola-mente mientras podían contar con medios de subsisten-cia, pero cuando llegaban a escasear la caza, la pesca ylos frutos y vegetales silvestres, se trasladaban a otrolugar donde hubiera mejores condiciones para sobrevivir.Eran, pues, nómadas.

Sin embargo, a medida que aumentaba la poblaciónhumana, aquel modo de vida se fue haciendo cada vezmás inadecuado para garantizar la subsistencia del gru-po. El desarrollo de la técnica de la agricultura permitió alser humano ir independizando paulatinamente su alimen-tación de la caza y la recolección de plantas silvestres,con lo cual aseguraba su subsistencia de forma más re-gular y abundante. Se estima que la agricultura comenzóa practicarse hace unos diez mil años en los paísesribereños del Mediterráneo oriental, unos dos mil añosdespués en China, y hace sólo unos miles de años enAmérica (los taínos de Cuba la practicaban, pero nues-tros guanahatabeyes no).

Desde el punto de vista energético, la gran revolucióntécnica que fue la agricultura le permitió al hombre alma-cenar la energía solar y transferirla a vegetales utilizables

2.1.3 Las civilizaciones antiguas

El ritual asociado a la creencia en la vida de ultratumbaadquirió una gran complejidad y refinamiento en el anti-guo Egipto, donde, entre otras cosas notables, condujo ala construcción de las pirámides de Gizeh entre los años2700 y 2200 a.n.e. Para construirlas hubo que transpor-tar, desde lugares lejanos hasta su emplazamiento defini-tivo, piedras hasta de doscientas toneladas.

Aquellas piedras, que se movieron utilizando la ener-gía muscular de decenas de millares de personas du-rante muchos años, fueron convertidas por los artesa-nos egipcios en bloques de caras muy lisas utilizandoherramientas metálicas. Puesto que en aquella épocano se dominaba la técnica de obtención del bronce nidel hierro, se supone que las herramientas empleadasal efecto tuvieron que ser de cobre, que sí se sabía obte-ner y trabajar en aquel entonces. El cobre, sin embargo,es un metal relativamente blando, por lo que algunos hansupuesto que los egipcios lograron endurecerlo gracias aalgún procedimiento hoy desconocido, hipótesis que no

2.1.4 De la Edad Media al Renacimiento

En la Europa feudal se produjeron importantes avancestécnicos. Uno de ellos fue la difusión en Europa, a partirdel siglo XII, de la collera de tipo moderno para el caballo–originada en China–, que permitió extraerle a la bestiauna potencia de tiro tres o cuatro veces mayor que con elarnés de siglos anteriores. Esto se explica porque esteúltimo tendía a estrangular al animal cuando tiraba de unacarga pesada. El uso de la collera permitió también atarvarios caballos de forma que tirasen de una carreta o deun arado simultáneamente y a plenitud, algo que no ha-bían logrado los romanos.

Con el concurso de la energía hidráulica, la de origenanimal y la procedente de la combustión de la madera sedesarrollaron la minería, la metalurgia y variadas activida-des industriales. En este sentido, es elocuente el hechode que en aquel tiempo llegaron a utilizarse grandes rue-das hidráulicas de madera capaces de entregar una po-

les, como el carbón mineral, el petróleo y el gas natural,formados a partir de plantas y microorganismos sepulta-dos desde entonces en las profundidades de la Tierra.

Durante cientos de miles de años, el hombre –al igualque los homínidos inmediatamente anteriores a él– utilizófundamentalmente cuatro fuentes de energía: su propiamusculatura, la de los animales por él domesticados, laleña, el viento y las corrientes de agua. Pero no empezó aexplotar en gran escala los combustibles fósiles hasta larevolución industrial.

como alimento. También le dio al grupo humano la posibi-lidad de establecerse con carácter permanente en luga-res donde habitaba en chozas y cabañas construidasexpresamente. Esto liquidó finalmente la fase nómada-recolectora y trajo consigo muy importantes cambios tantoen lo material como en lo social. Esta etapa del desarro-llo humano corresponde al período llamado Neolítico, elúltimo en que se ha dividido la prehistoria.

Al avanzar en la agricultura, el hombre no se limitó acultivar diversas plantas. También domesticó algunos ani-males para obtener tanto carne y leche (ovejas, cabras,vacas, cerdos...) y tener a mano pieles, y para auxiliarseen las labores agrícolas y en el transporte (bueyes, caba-llos). Con el objeto de crear pastizales para el ganadorecurrió a la quema de bosques, con lo cual, por supues-to, contribuyó a la deforestación de muchas tierras.

En algún momento el ser humano puso a tirar del ara-do a algunos animales domesticados en lugar de hacerloél mismo, tal como lo había hecho antes, y a emplearlospara arrastrar trineos o carros, con la ventaja de que, porejemplo, un buey o un caballo pueden desarrollar de cua-tro a diez veces más potencia muscular que un hombre.

Desde comienzos de la fase agrícola del desarrollohumano e incluso antes, en algunos lugares empezarona fabricarse vasijas de barro cocido al fuego, muy conve-nientes para almacenar el grano recolectado y tostado.De este grano, rallado, amasado con agua y cocido sehizo algún tipo de pan, que también se obtuvo a partir deotros vegetales, como, por ejemplo, el casabe de yuca denuestros taínos. Otro invento del neolítico fue la hilatura yel tejido de lino y de algodón, con el cual se hicieron telasy redes de pesca.

Al hacerse cada vez más complejas las relacionesentre los miembros de cada grupo humano aparecieronlas primeras estratificaciones sociales. Se desarrollaronincluso ideas más abstractas que las relacionadas direc-tamente con la diaria supervivencia.

Posiblemente, el soñar con individuos muertos que pa-recían moverse y hablar condujo a la creencia en la vidaeterna más allá de la muerte y se desarrollaron sistemasde creencias sobre esta base, que se expresaban en de-terminados rituales.

A finales de la prehistoria, los grupos humanos co-menzaron a marcar sus lugares de ceremonias medianteenormes piedras (megalitos) hincadas en el terreno, a me-nudo traídas desde lugares distantes gracias al esfuerzocorporal coordinado de numerosos individuos. Esto impli-có en muchos casos un colosal esfuerzo físico de al me-nos cientos de personas, un tremendo gasto de energíamuscular humana.

Se ha estimado que en la sociedad agrícola primitiva delneolítico, donde se realizaban actividades como las que he-mos descrito, el consumo energético medio del ser huma-no, ayudado en sus labores por la utilización de algunosanimales domesticados y del fuego, llegó a ser tres vecesmayor que el característico de la anterior fase cazadora yrecolectora, esto es, unas doce mil kilocalorías por día.

excluye otras, pues hay evidencia de que durante losmilenios IV y V a.n.e., en algunos lugares de Irán e Israelse construyeron hornos de piedra de donde se extraía elcobre fundido para verterlo en moldes de tierra, arcilla opiedra. De algunos minerales que contenían compuestosde arsénico resultaba una aleación particularmente duraque se ha denominado “bronce natural”. Posteriormentese descubrió que añadiendo una pequeña cantidad deestaño al cobre en estado de fusión se obtenía otra alea-ción dura, el bronce, que apareció en el Mediterráneo orien-tal y en Asia sudoccidental a comienzos del tercer milenioanterior a nuestra era.

En algún momento se desarrolló la tecnología del hie-rro, un material aún más duro y resistente que el bronce.Su obtención resultaba más económica, si bien era másdifícil de trabajar. A partir de aquella tecnología, en que lafundición del mineral de hierro en presencia de carbónvegetal se combinaba con la forja, se produjo, hace unostres mil años, un hierro “acerado” con el que se fabricaronobjetos utilitarios. En China, la Edad del Hierro comenzóhacia el año 600 a.n.e. y en el sur de África, ochocientosaños después.

Con el tiempo, los procesos metalúrgicos llegaron atener un apreciable impacto en el consumo de energía,que durante siglos procedió esencialmente de la combus-tión de la madera. En ocasiones, ésta se transformabapreviamente, por carbonización de la leña, en carbón vege-tal, combustible que se enciende y arde con facilidad, conpoca llama y humo, y deja relativamente poca ceniza.

El uso de otros minerales no metálicos contribuyó tam-bién a incrementar el consumo de la madera como com-bustible y lo ejemplifica el caso de la civilización meso-potámica, cuyas edificaciones eran de ladrillo. El ladrillococido al fuego ha sido hasta nuestros días un material deconstrucción de preferencia, cuya fabricación consumeconsiderables cantidades de combustible. En general, to-das aquellas actividades que implicaban calefacción, des-de la fabricación del pan y la cocción de los alimentoshasta la fundición de los metales y el calentamiento delagua para los baños públicos, eran actividades que utiliza-ban madera o carbón vegetal como combustible.

Con el paso de los siglos se desarrollaron los mediosde transporte sobre lagos, ríos y mares, y se utilizó am-pliamente el viento actuando sobre velas de tela para im-pulsar las barcas. Pero como el viento no sopla estable-mente en una dirección dada y a veces falta completa-mente, en las antiguas embarcaciones solía combinarseel uso de la energía eólica –la del viento– con la muscularhumana auxiliada por remos.

La energía muscular del hombre y los animales, asícomo la almacenada en la madera, y la del viento paramover las embarcaciones, se emplearon ampliamente enla antigüedad, pero no fueron las únicas. En particular co-menzó a utilizarse también la energía hidráulica para finesproductivos. Esta energía, ya fuese por caída del agua enmovimiento o por su impacto sobre los álabes de una rue-da de madera, se empleaba para hacer girar las piedras omuelas con que se molía el grano (maíz, trigo, centeno... )destinado fundamentalmente a la elaboración de pan.


2.2 Historia y desarrollo del empleo de los com-bustibles fósiles: carbón, petróleo y gas

Antes de revisar el empleo de los combustibles fósilescomo fuentes de energía dominantes durante los dos si-glos anteriores, parece conveniente repasar algunos con-ceptos relacionados con el llamado ciclo de la energía(Fig. 2), o lo que es lo mismo, los distintos pasos me-

Fig. 1. Crecimiento del consumo de energía per cápita.

tencia máxima del orden de los 35 kW, a la vez que proli-feraban los procesos industriales dependientes de la ener-gía hidráulica, cuyo número llegó a ser de cuarenta o másen el siglo XVI.

Entre los siglos XII y XVI no solo se construyeron lasimpresionantes edificaciones góticas características delperíodo –sobre todo las catedrales–, sino que florecieronlas invenciones ingeniosas o bien éstas llegaron de otrasregiones, como la pólvora, inventada por los chinos e in-troducida en Europa por los árabes, que la usaban comoarma de guerra.

Con el incremento en la fabricación de piezas de arti-llería, grandes campanas para las iglesias y otros usosdel hierro y el bronce, durante la Edad Media y el Renaci-miento se incrementó considerablemente la demanda dela madera para emplearla como combustible, bien fuesedirectamente o como carbón vegetal, en las operacionesde fundición, vaciado y forja de los metales. Esta deman-da de combustible se añadía a la de las panaderías y lasfábricas de ladrillos, vidrio, jabón, etc. Y claro, estaba lademanda de madera como material de construcción. Todoello dio lugar a un avance desmesurado de la deforestaciónen muchas regiones europeas.

Como consecuencia, a partir del siglo XVII se produjouna aguda escasez de madera en Europa occidental,sobre todo en las islas británicas, donde para la realiza-ción de las actividades industriales que se servían de laenergía térmica hubo que empezar a quemar hulla. Hastaentonces se había utilizado muy poco en Europa estecarbón mineral, extraído de las entrañas de la tierra, por-que era considerado sucio y dañino para la salud, pese aque desde el siglo XI los chinos lo usaban como combus-tible sin mayor problema. La hulla fue el combustible porexcelencia en los países más desarrollados hasta quecedió esta condición al petróleo, bien entrado el siglo XX.Una y otro constituyen fuentes de energía no renovables,esto es, susceptibles de agotarse irremisiblemente conel tiempo si no se toman las precauciones debidas.

Se ha estimado que hacia el año 1400, es decir, entrefines de la Edad Media y comienzos del Renacimiento, elconsumo energético per cápita era de unas veintiséis milkilocalorías diarias. De ellas, aproximadamente 23 % co-rrespondía a la alimentación, 46 % a las labores domésti-cas, el comercio y otros servicios; 27 % a la agricultura yla industria, y 4 % al transporte.

En la figura 1 se muestra cómo, con el desarrollo de lasociedad humana a lo largo de los siglos, se produjo loque pudiera describirse como un crecimiento exponencialdel consumo de energía per cápita, hecho que se haráaún más evidente a partir del comienzo de la RevoluciónIndustrial, a mediados del siglo XVIII.

diante los cuales el hombre aprovecha los portadores ener-géticos que le ofrece la naturaleza (primarios) –carbónmineral, petróleo crudo y biomasa son algunos de ellos–y otros que él mismo ha producido (transformados) –ga-solina y electricidad, por ejemplo–, a fin de obtener losservicios energéticos requeridos para elevar y mejorar suscondiciones de vida o librarse de tareas engorrosas, peli-grosas, monótonas, que demandan mucho tiempo, etc.;en una palabra, para su desarrollo socioeconómico.

En primer lugar la palabra ciclo nos da idea de círculoo circunferencia, y de eso precisamente se trata, porqueel ciclo de la energía comienza en el medio ambiente ytermina igualmente en el entorno. Los portadores energé-ticos primarios son extraídos del entorno y los desechosresultantes de su utilización también van a parar al medioambiente, lo que da lugar a las afectaciones que hoy sontan conocidas como la lluvia ácida, el calentamiento glo-bal, el cambio climático, etc., aunque hace varias déca-das pasaban totalmente inadvertidas.

En la parte izquierda de la figura 2 vemos que todos losportadores energéticos primarios se originan en el medioambiente y pueden clasificarse en dos grandes grupos:

1. Los que proceden de la dotación del planeta, es de-cir, son parte integrante de la corteza terrestre o seformaron durante la evolución geológica de la Tierra.

2. Los derivados del flujo solar, o sea, aquellos queson consecuencia de la existencia del Sol comocentro de nuestro sistema planetario o forman partede la radiación calorífica y luminosa de dicho astro,la cual nos llega desde hace miles de millones deaños y nos seguirá llegando durante varios miles demillones más.

Al primer grupo pertenecen los combustibles fósiles,el uranio y el torio, mientras en el segundo se incluyen labiomasa en todas sus formas, la energía hidráulica, elviento o energía eólica, los movimientos oceánicos –lasmareas o energía tidal, las corrientes y las olas–, elgradiente térmico del océano, la energía térmica y la ener-gía luminosa del Sol.

Otra información importante que aporta esta clasifica-ción: la dotación del planeta es finita y excepcional a esaescala; por tanto, los portadores energéticos pertenecien-tes a ella se consideran como no renovables porque re-sulta despreciable la probabilidad de que se reproduzcande nuevo las condiciones que les dieron origen y, por tan-to, que se repita su proceso de formación.

Fig. 2. Ciclo de la energía.

Al mismo tiempo, las fuentes que se derivan del flujosolar son relativamente infinitas a escala humana y poreso decimos que son renovables, pues aunque se em-plearan de forma intensiva, las futuras generaciones ten-drían en principio igual probabilidad de usarlas con la mis-ma –o incluso mayor aún– intensidad, mientras el Solnos alumbre.

2.2.1 Las transiciones energéticas

Los países desarrollados han efectuado dos grandes tran-siciones energéticas vinculadas con la introducción denuevas tecnologías que caracterizaron las etapas respec-tivas (Pichs Madruga, 1991):

1. De la madera y el carbón vegetal al carbón mineral,asociada a la primera revolución industrial, que seenmarca entre 1760 y 1830 cuando se desarrollarontecnologías como la máquina de vapor, el ferrocarril ylas máquinas textiles.

2. Del carbón mineral al petróleo, vinculada con la se-gunda revolución industrial, que tuvo lugar entre 1860y 1930, período en que se introdujeron los sistemaseléctricos, la aviación y la siderurgia.

Ambas transiciones presentan una característica co-mún: el nuevo portador empleado era de mayor densidadenergética que su predecesor y, por tanto, más competi-tivo que éste desde el punto de vista económico.

Tabla 2. Densidad energética relativa de portadores prima-rios seleccionados(Tep20)

Ambas transiciones tuvieron lugar en un mundo regidopor los mecanismos del mercado, aunque también inci-dieron en ellas otros factores, como la escasez local delos portadores requeridos, la comodidad en su manipula-ción y almacenamiento, etc. (IIASA, 1982 y Pichs Madru-ga, 1991) pero a pesar de contar con ese poderoso meca-

Fuente: Estimados del autor a partir de diversas obras.


Tabla 3. Participación del carbón y el petróleo en el consumode energía comercial mundial (%)

La situación en el año 2000 muestra una recuperaciónde los fósiles en el mercado comercial de portadores ener-géticos, con la característica indeseable de que a pesarde las afectaciones ambientales y de su carácter no re-novable son los portadores cuyo consumo crece a mayorritmo, sobre todo el petróleo y el gas natural, que sonmás valiosos y escasos relativamente que el carbón.

2.3 Impacto ambiental del sistema energéti-co contemporáneo y otros problemasglobales

En el mundo actual la interacción humanidad-medio am-biente tiene un carácter global y es de intensidad crecien-te. El medio terráqueo afectado directa o indirectamentepor la acción humana comprende la totalidad de la at-mósfera y la hidrosfera, e incluso partes cada vez másprofundas de la litosfera, y engloba, por tanto, la biosferaen su conjunto.

De todas las formas de actividad humana quizá la máscontaminante y degradante del medio ambiente es la rela-tiva al manejo de los recursos energéticos fósiles, es decir,su extracción, producción, transporte y consumo. Estoocurre porque los ecosistemas surgen en la naturaleza conun determinado equilibrio energético. Si se rompe o alteraese equilibrio, las condiciones de mantenimiento delecosistema se modifican. Al sobrepasar los límites supe-rior o inferior de balance de energía que permiten la exis-tencia del ecosistema (resiliencia), éste degenera y correel peligro de desaparecer si el automatismo del sistema(homeostasia) no le permite restaurar las condiciones deequilibrio.

El uso de la vía energética “dura” se sustenta en unsistema de valores que se justifican a sí mismos, es de-cir: dominación, competencia, explotación, desarrollo des-igual, violencia, etc., todos tendientes a la maximalizaciónde la ganancia.

Una de las características esenciales de los impactosprovocados por el sistema energético contemporáneo (SEC)es la interacción de fenómenos de diversos tipos que oca-sionan un entramado de problemas ambientales, económi-cos, sociales, políticos, etc. Es necesario verlos, por tanto,en su integrali-dad desde la perspectiva de la relaciónmedio ambiente-desarrollo.

Fig. 3. Aumento del CO2 y la temperatura de la Tierra.

De mantenerse esta tendencia ocurriría un cambio detemperatura global en la atmósfera de la Tierra que tendríacomo consecuencias la muerte de bosques, tormentas vio-lentas y sequías, el deshielo del océano Ártico durante todoel año, el aumento del nivel del océano mundial, la disminu-ción de las tierras emergidas, el hundimiento de ciudadeslitorales, y se secaría el cinturón productor de cereales y loscampos de trigo de las estepas, lo que unido al hundimientode las tierras bajas el resultado sería la pérdida de 1/3 delas tierras agrícolas.

El aumento de la temperatura global en la troposferaes de 0,5 ºC; este aumento está en discusión por loscientíficos si obedece a la actividad humana o a fluctua-ciones climáticas naturales. No obstante, los climatólogos

nismo a su favor, costó varias decenas de años el proce-so de “toma del mercado” por el nuevo portador.

A partir del comienzo de su empleo en la segundamitad del siglo XIX, el petróleo incrementó rápidamente suparticipación en el mercado mundial de energía primaria,y alrededor de 1970 constituía la base del primer sistemaglobal de suministro energético.

Ese dominio del mercado es una de las causas funda-mentales de la actual situación, en la que el precio de loshidrocarburos determina la competitividad de los portado-res alternativos y sus tecnologías asociadas, por lo quese constituye en el energético de referencia.

El carácter no renovable de los hidrocarburos, cuya pro-ducción se ha pronosticado que comenzará a declinar den-tro de la primera mitad del presente siglo, sugiere que otrosportadores realizarán en el futuro esa función «referencial»y se estima que la electricidad y el hidrógeno son los can-didatos más probables (IIASA, 1982, capítulo 7).

La tabla 3 muestra una reducción constante de la par-ticipación de los combustibles fósiles en el mercado glo-bal de energía comercial entre 1950 y 1985, aunque toda-vía en este último año representaban de conjunto casi70 % del total, con el petróleo cercano a 40 %.

En primer lugar, la combustión de carbón, petróleo ygasolina es el origen de buena parte de los contaminan-tes atmosféricos que producen distintos efectos sobre elmedio ambiente.

Se ha podido comprobar que la contaminación ocasio-nada por las emisiones de gases contaminantes, de meta-les pesados en suspensión resultantes de la combustiónde hidrocarburos, tanto de las plantas de generación eléc-trica y las industrias como de los automóviles y hogaresconstituye una de las causas principales de enfermedadesde las vías respiratorias, la piel y diversos tipos de cáncer.

Otro de los efectos es lo que se conoce como cambioclimático global. Cada vez con mayor frecuencia escucha-mos anuncios de los climatólogos y los medios masivosde comunicación sobre sucesos catastróficos del presen-te que indican que las zonas climáticas se están despla-zando, los glaciares se están descongelando, y el nivel delos océanos se eleva. Estos acontecimientos de ordenmeteorológico han alertado a la comunidad internacional,la cual ve en ellos una amenaza futura para el desarrolloeconómico y la preservación de las condiciones ambienta-les necesarias con vistas a mantener las distintas formasde vida sobre la Tierra, tal como hoy son concebidas.

En la atmósfera existen concentraciones naturales dedistintos gases de efecto invernadero (GEI). Dichos gases,de los cuales el más importante es el dióxido de carbono(CO

2), dejan pasar la radiación de onda corta proveniente

del Sol, que al llegar a la superficie de la Tierra se convierteen calor. Parte de este calor es transferido al suelo y la otraes reflejada como radiación de onda larga. Después, estaradiación de onda larga que emite la Tierra choca en lascapas bajas de la atmósfera con los GEI y son devueltashacia el suelo en forma de radiación (calórica) de ondalarga. Este fenómeno físico es responsable de calentar laatmósfera y llevar la temperatura media anual de -18 ºC aalrededor de 15 ºC, lo que hace posible la vida en nuestroplaneta. Es decir, el CO

2, el metano y los CFCs recalien-

tan la atmósfera al reabsorber el calor radiado por la su-perficie terrestre; por ello, mientras mayor sea la concen-tración de estos gases mayor será la temperatura del aireen la troposfera, o sea sobre la Tierra.

Un 80 % del monóxido de carbono y 40 % de los óxidosde nitrógeno e hidrocarburos emitidos proceden de la com-bustión de la gasolina y el gasóleo en los motores de loscoches y camiones. El efecto invernadero resultante, quepermite la entrada de la energía solar pero reduce lareemisión de rayos infrarrojo al espacio exterior, generauna tendencia al calentamiento que podría afectar el climaglobal y llevar al deshielo parcial de los casquetes polares.

Obsérvese la correspondencia en los siguientes gráfi-cos del crecimiento del CO

2 y la temperatura de la Tierra

en los últimos noventa años (Fig. 3).

coinciden en que es necesario emprender acciones in-mediatas para detener el aumento de la temperatura enel planeta.

El otro efecto de las emisiones de contaminantes a laatmósfera producto de la combustión es el de las precipi-taciones ácidas en forma de lluvia o neblina. Más de 80 %del dióxido de azufre, 50 % de los óxidos de nitrógeno, yde 30 a 40 % de las partículas en suspensión emitidos ala atmósfera proceden de las centrales eléctricas quequeman combustibles fósiles, las calderas industriales ylas calefacciones. Estos contaminantes son transporta-dos por el viento y las nubes, y producen efectos adver-sos en áreas muy distantes del lugar de la emisión enforma de depósito o de lluvias ácidas.

Según datos de organismos internacionales, las llu-vias ácidas han aumentado en diez veces desde 1970.

La acidez relativa de muchos lagos y embalses deagua dulce se ha visto alterada hasta tal punto que hanquedado destruidas poblaciones enteras de peces y otrasespecies; como consecuencia de las escorrentías y fil-traciones estas aguas ácidas van a parar a las cuencassubterráneas, las contaminan y las hacen inservibles odañinas para el consumo humano. Asimismo, las con-centraciones de vapores ácidos producen numerosos per-juicios a la salud, sobre todo en las áreas urbanas dondesus concentraciones suelen ser mayores. Se ha podidocomprobar su relación con numerosas enfermedades delas vías respiratorias y la irritación de las mucosas. Laslluvias ácidas tienen un notable efecto defoliante y es lacausa de la desaparición de extensas zonas boscosas,fundamentalmente en el hemisferio Norte. Tiene comoagravante que la acidez de suelos es acumulativa y prác-ticamente no se elimina, lo que hace virtualmente inservi-bles los suelos para procesos de reforestación. El impac-to que esto produce sobre la biota en general es incalcu-lable. Las emisiones de dióxido de azufre y la formaciónde ácido sulfúrico son también responsables del ataquesufrido por las calizas y el mármol a grandes distancias.Se ha podido apreciar su efecto corrosivo sobre materia-les de construcción, edificios, equipos industriales, mo-numentos y joyas arquitectónicas de la antigüedad.

Asimismo, aunque no se ha demostrado una relacióndirecta entre estos impactos en la atmósfera y la existen-cia del agujero de la capa de ozono, sí se ha comprobadoque las condiciones atmosféricas que las lluvias ácidaspropician, facilitan la acción destructora de otras sustan-cias destructoras del ozono estratosférico, por lo que sepuede afirmar que están estrechamente relacionados conla existencia de condiciones desfavorables para la vida enel planeta.

Otro de los impactos de mayor consideración del SECes la contaminación de los mares y océanos. Las des-

cargas accidentales y a gran escalade petróleo líquido son una importan-te causa de contaminación de lascostas. Los casos más espectacu-lares de contaminación por crudossuelen estar a cargo de los super-tanqueros empleados para transpor-tarlos; pero hay otros muchos bar-cos que vierten también petróleo, yla explotación de las plataformas pe-trolíferas marinas supone, asimismo,un importante aporte de vertidos. Se

estima que de cada millón de toneladas de crudo embar-cadas se vierte una tonelada. Esto trae como consecuen-cia daños de consideración a la flora y la fauna del mar ylos ecosistemas costeros. Todos los años se cuantificanmiles de peces, aves y mamíferos muertos por las llama-das “mareas negras” y son incalculables los daños a otrasespecies de ecosistemas harto sensibles, como los arre-cifes coralinos, manglares y marismas. En el orden eco-nómico son cuantiosas las pérdidas que estos derramesocasionan a la pesca y el turismo.

La contaminación térmica del mar provocada por lascentrales termoeléctricas se debe a la elevación de latemperatura que experimenta el agua de mar al ser utili-zada como refrigerante. Aunque esta contaminación tie-ne efectos variables en dependencia de la potencia de la


Tabla 4. Contaminantes y sus principales fuentes

instalación, se ha comprobado el daño que produce so-bre el fitoplancton, el zooplancton y otros organismos.

Aunque la producción de energía no es la causa prin-cipal de la deforestación y la degradación de los suelos,sí contribuye a ello en algunas regiones del planeta tantopor la devastación de bosques para la prospección y ex-plotación petroleras, como para la obtención anárquicade energía de biomasa ante la imposibilidad de otras al-ternativas.

Además del impacto ambiental, el sistema energéticocontemporáneo ocasiona no pocos problemas en el or-den económico, político y social a escala global.

La dependencia casi exclusiva de estos esquemasenergéticos basados en las energías fósiles ocasiona, poruna parte, frecuentes convulsiones económico-financie-ras cuando por diversas razones los precios del petróleosuben o bajan, vaivenes en el precio que, por supuesto,afectan sobre todo a los países del Tercer Mundo que noson productores del crudo.

El nivel de inversiones en recursos energéticos a es-cala mundial es actualmente de 450 billones de dólares yse estima que para el 2010 ascenderá a 750 billones.Semejante nivel es insostenible para los países subdesa-rrollados, lo que los obliga a un endeudamiento crecientey crónico. Para pagar la deuda muchos países subdesa-rrollados se han visto forzados a expoliar los recursosnaturales al máximo, aumentando así los costos medio-ambientales del endeudamiento. Este deterioro ambien-tal en los países subdesarrollados, a su vez, agudiza losproblemas sociales de pobreza, desnutrición, desempleo,insalubridad y analfabetismo, y hace aun más abismal eldesarrollo desigual. Por otro lado, estos países quedanrelegados en su función de exportadores de materias pri-mas. La especialización que promueven las políticasneoliberales comprometidas a un crecimiento económicocontinuo están encaminadas hacia la máxima explota-ción de las riquezas naturales de los países en desarro-llo, provocan agotamiento y destrucción de los recursos yaumentan los costos del crecimiento económico dado eldescenso de la productividad natural de dichos recursos.

El control de los recursos energéticos fósiles es lacausa de innumerables conflictos geopolíticos del mundocontemporáneo, atendiendo al carácter estratégico quetienen para el funcionamiento y existencia de la sociedadde consumo. No es casual que extensas zonas petrole-ras sufran la presencia de bases militares de las poten-cias imperialistas, en particular de los Estados Unidos.

Desde la Cumbre de Río en 1992 quedó claramenteestablecida la relación medio ambiente-desarrollo, en elsentido de que la protección del medio ambiente no pue-de significar la preservación de la pobreza y el subdesa-rrollo, y que la búsqueda del desarrollo no puede signifi-car la destrucción del ecosistema terrestre, por lo que sereclama la necesidad de adoptar modelos y procesos dedesarrollo sostenible.

El desarrollo sostenible debe ser entendido como unproceso de elevación de la calidad de vida del ser humanocomo objeto y sujeto del desarrollo, por medio del progre-so económico equitativo sobre la base de métodos deproducción y patrones de consumo que mantengan elequilibrio ecológico y garanticen la calidad de vida de lasgeneraciones futuras. Cuando hablamos de sostenibilidad

nos referimos ala preservaciónde los equili-brios que le dansustento al bie-nestar social, elprogreso econó-mico, el enrique-cimiento culturaly el crecimientopersonal.

Las causasprincipales delos problemasambienta lesson, de un lado,

2.4 Introducción a las fuentes renovablesde energía

Históricamente hablando, las fuentes renovables de ener-gía fueron los primeros portadores utilizados por el hom-bre para sustituir su fuerza corporal y la energía biológicade los animales que fueron domesticados a los efectosde aliviarlo en tareas engorrosas, difíciles y arriesgadas oque consumían mucho tiempo o esfuerzos; de esa mane-ra, el hombre aprendió a aprovechar la fuerza del viento, laenergía de los ríos y de las cascadas, la contenida en laleña, la madera y otros tipos de biomasa, etcétera.

Sin embargo, esa etapa histórica puede caracterizar-se por la baja eficiencia de las tecnologías empleadas engeneral, en buena medida consecuencia del relativamen-te incipiente desarrollo científico y tecnológico que preva-lecía en ella, así como de la “abundancia” aparente de losrecursos en comparación con la intensidad de su em-pleo, todo lo que conformaba un entorno no urgido de lu-char por una elevación constante de la eficiencia.

Esas circunstancias ambientales que configuran losriesgos actuales derivados del cambio climático que yaha comenzado a manifestarse de distintas formas, obli-gan a pensar en la sustitución acelerada de los combus-tibles fósiles para complementar el incremento constanteen la eficiencia de su utilización, que viene produciéndo-se desde hace varias décadas, aunque no resulta sufi-ciente para evitar los desastrosos efectos en marcha des-encadenados por los inéditos niveles de concentraciónya alcanzados, cuya reversión demoraría decenios -talvez siglos- para hacerse patente aún en el caso ideal deque pudieran dejarse de emitir de inmediato los gases deinvernadero.

Por eso resulta necesario iniciar un proceso de susti-tución acelerada de los combustibles fósiles por fuentesrenovables de energía, en paralelo con los aumentos deeficiencia que pueden lograrse ahora mediante las tecno-logías más modernas; pero ello requiere vencer barrerasde todo tipo (financieras, económicas, tecnológicas,conductuales, conceptuales, sicológicas, políticas, etc.)que ahora se oponen a dicha sustitución (tabla 5).

Tabla 5. Potencial energético del Sol. Energía solar recibidaanualmente por la Tierra (exajoules)

••••• El Sol es la única fuente externa de energía que llegaal planeta y, aunque a escala cósmica el Sol es finitoy no renovable, a escala terrestre es inagotable por-que se espera que continúe enviándonos energía du-rante muchos miles de millones de años más.

••••• Del Sol se derivan todas las fuentes renovables de ener-gía: hidráulica, biomasa, eólica, fotovoltaica, térmicasolar, gradiente térmico oceánico (GTO), olas, corrien-tes marinas, etc.; el flujo solar se emite y llega a laTierra con independencia de que se le emplee o no, asíque las futuras generaciones no estarán más limitadasal usarlo porque lo aprovechemos ahora más o menos.

••••• Éstas son las fuentes de energía más “sanas” queexisten desde el punto de vista ambiental, a pesar deque para el aprovechamiento de algunas de ellas elentorno puede ser perturbado en forma más o menossensible, como es el caso de los vasos de las presaso el ruido de los aerogeneradores, etc., perturbacio-nes naturales y sociales.

Después que los países desarrollados efectuaron dostransiciones energéticas que los llevaron a dependermayoritariamente, primero del carbón mineral y despuésdel petróleo con sus derivados –más las tecnologías aso-ciadas–, la evidencia científica acumulada sobre el aumen-to en la concentración de los gases de invernadero en laatmósfera, el calentamiento global y el cambio climáticologró crear preocupaciones importantes en la mayor partede la humanidad durante la segunda mitad del siglo XX, loque dio lugar a la Convención Marco de las Naciones Uni-das para el Cambio Climático (adoptada en 1992 y en vigora partir de 1994), de la que surgieron compromisos comoel Protocolo de Kioto (elaborado en diciembre de 1997)para comenzar a reducir las emisiones de dichos gases enlos países donde más se producen, aunque lo cierto esque poco se ha avanzado en ese camino.

Según la publicación especializada Statistical Reviewof World Energy, June 2003, los portadores primarios co-merciales consumidos en todo el mundo durante el año2002, sumaron 9 405,0 millones de toneladas equivalen-tes a petróleo y, de ellos, 87,2 % fueron combustiblesfósiles (petróleo, gas natural y carbón mineral). Además,según la publicación el portador energético de mayor cre-cimiento durante el 2002 fue el carbón mineral con 7 %,así el gas natural creció 2,8 %.

Esas cifras confirman el carácter insostenible del Sis-tema Energético Contemporáneo, no solo porque dependecasi 90 % de portadores de energía de origen fósil y norenovables (es decir, que algún día desaparecerán demanera irreversible), sino porque precisamente los com-bustibles fósiles constituyen la fuente principal de losgases de invernadero, cuya acumulación en la atmósferada lugar al calentamiento global y al cambio climático,razones esenciales, como ya se dijo, de acciones comoel Protocolo de Kioto.

Si bien la utilización de las fuentes renovables de ener-gía ha crecido significativamente durante los últimos años,su participación en el consumo mundial de portadoresenergéticos apenas rebasa 2,5 % del total, debido al bajonivel de partida y su lento ritmo de penetración en el mer-cado, consecuencia combinada de varios factores, entrelos que se destacan:

••••• necesidad de tecnologías eficientes para su aprove-chamiento, que no existen o están en diversos esta-dios de desarrollo;

la pobreza y elsubdesarrollo, y en un proceso de transición hacia el de-sarrollo sostenible en las condiciones del mundo actualsupone múltiples desventajas para los países pobres, todavez por su incapacidad para desarrollarse sin menoscabodel medio ambiente. En cuanto a los países ricos, seplantea la necesidad de cambios fundamentales en losestilos de vida basados en el consumo desmesurado.

A esta iniquidad contribuye de manera significativa elsistema energético contemporáneo. El capitalautodestruye sus propias condiciones de producción,empobreciéndolas en vez de reproducirlas. La agresiónexportadora del sistema energético contemporáneo ge-nera innumerables problemas y conflictos ambientales;son conflictos por el territorio, el suelo, los espacios físi-cos en los que se vive; por el agua, el aire puro, los dese-chos y la basura, los derrumbes, por los productos conta-minantes, las enfermedades producidas por la contami-nación; por la disminución del bosque nativo, de la flora yla fauna nacional es; en fin, por la sobreexplotación de losrecursos naturales. 21


••••• competencia desleal de los combustibles fósiles,cuyos precios no incluyen el valor de los daños am-bientales ocasionados cuando se consumen, ni tie-nen en cuenta su carácter no renovable;

••••• hábitos establecidos durante más de dos siglos, enque los portadores fósiles –y en particular los com-bustibles líquidos derivados del petróleo, con gran-des ventajas en su manipulación y alta densidad ener-gética– se han utilizado de manera creciente;

••••• estilos de vida derrochadores, basados en vehículosautomotores para pocos pasajeros, cuyo funciona-miento depende fundamentalmente de los hidrocar-buros;

••••• tratamiento discriminatorio y peyorativo que tradicio-nalmente se da a las fuentes renovables como alter-nativas, auxiliares, complementarias, otras, unido asu carácter disperso o distribuido, su menor densi-dad energética y la poca comprensión del significadode su renovabilidad.

A despecho de todas las barreras y obstáculos, algu-nas fuentes renovables han demostrado su competitividadfrente al petróleo bajo ciertas circunstancias y entre ellasse distinguen:

1. La biomasa para producir electricidad y alcohol, ba-sada en tecnologías maduras y probadas con altaeficiencia, sobre todo cuando se trata de residuos decosecha que no necesitan trasladarse a grandes dis-tancias -como es el caso del bagazo, que puede apro-vecharse en el mismo lugar donde se produce.

2. La energía eólica aprovechada mediante aerogenera-dores, cuya capacidad instalada se multiplicó por másde diez durante el último decenio y continúa crecien-do en algunos países de forma acelerada, mientrastambién se incrementa la potencia unitaria de losaerogeneradores y su eficiencia económica.

3. La energía fotovoltaica basada en paneles de celdassolares, cuya capacidad instalada también se multipli-có por diez durante los años noventa, concentrada sobretodo en un número relativamente pequeño de países,de los que solo tres (Japón, Alemania y Estados Uni-dos de Norteamérica) poseían 80 % del total instaladoen la OECD22 en el año 2000, al mismo tiempo que seincrementa la eficiencia con que dichas celdas con-vierten la luz en electricidad y disminuyen sus costos,gracias sobre todo a inversiones multimillonarias de laBritish Petroleum y otras transnacionales petrolerasque aspiran a dominar ese mercado durante los próxi-mos años multiplicando varias veces las ventas actua-les de celdas y paneles solares para reducir su costounitario principalmente mediante el incremento del factorde escala en su producción.

2.5 Desarrollo histórico de la utilización de labiomasa como fuente de energía

Biomasa, cantidad de materia viva producida en un áreadeterminada de la superficie terrestre, o por organismosde un tipo específico. El término es utilizado con frecuen-cia en las discusiones relativas a la energía de biomasa,es decir, a los combustibles que se obtienen directa oindirectamente de recursos biológicos (ver tabla 6).

Debe mencionarse que prácticamente toda la materiaviva que hay sobre la Tierra tiene su origen en la transfor-mación de ciertas sustancias inorgánicas en orgánicas,proceso que se efectúa gracias a la llamada funciónclorofiliana por parte de las plantas a partir de la energíasolar. A través de la cadena alimentaria de los distintosseres vivos, incluidos los microorganismos, casi toda labiosfera se nutre de esa captación original de energía.

Cuando la materia viva se descompone o se degrada,la energía contenida en ella se libera. Esto ocurre me-diante la asimilación de los alimentos o la combustión dela leña, por ejemplo. Por tanto, puede decirse que el con-junto de la materia viva existente en un momento dado, obiomasa, es un gran depósito energético temporal cuyamagnitud se mantiene aproximadamente constante a base

Tabla 6. Tipos y ejemplos de biomasa vegetal

2.5.1 Algunas ventajas de la biomasa

1. Densidad energética similar al lignito, un tipo de car-bón mineral que constituye el combustible fundamentalen países con alto desarrollo económico como Ale-mania.

2. La biomasa constituye un acumulador natural de laenergía solar y, por tanto, es capaz de generar elec-tricidad “despachable”, lo que significa que no depen-de de la hora del día ni de la nubosidad u otros facto-res climatológicos en lo inmediato, por lo que su cos-to de producción es ya hoy mismo competitivo con elde los combustibles fósiles.

3. El potencial anual promedio de la biomasa, solo te-niendo en cuenta la que puede ser obtenida ahora deforma renovable y a costos competitivos, se ha cal-culado en más de 6·109 Tep, según Hall y Rosillo-Calle (The role of bioenergy in developing countries,by Hall, D.O. and Rosillo-Calle, F.; “Biomass forEnergy and Industry”, Proceedings of the InternationalConference, Würzburg, Germany, 8-11 June 1998 -10th European Conference and Technology Exhibition).

4. Las tecnologías para generar electricidad con biomasade forma competitiva existen desde hace decenios yahora se perfecciona la gasificación, que pudiera du-plicar (incluso más) la eficiencia actual cuando esosgases combustibles se empleen para alimentar turbi-nas de gas o celdas de combustible, estas últimascapaces de alcanzar eficiencias cercanas a 80 %,según los especialistas.

5. Aprovechada con tecnologías modernas y eficientes,no produce GEI ni otros contaminantes porque el CO2

que se emite al combustionarse equivale al que ab-sorbió la planta durante su ciclo de crecimientovegetativo y por tanto, no se incrementa la concentra-ción atmosférica de carbono; además, su contenidode azufre es despreciable.

6. Una parte importante de la biomasa para fines ener-géticos procede de materiales residuales que es ne-cesario eliminar: su aprovechamiento energético su-pone convertir un residuo en un recurso.

7. Los cultivos energéticos sustituirán a cultivosexcedentarios en el mercado de alimentos. Eso pue-

2.6 La energía hidráulica y su utilización

La humanidad ha venido utilizando la energía hidráulica des-de hace siglos. El agua, y por consiguiente la energía hi-dráulica, es un recurso limitado, pero al ser renovable enciclos más o menos anuales no se agota con el uso ypuede acumularse, no contamina el ambiente, es muy se-gura, se produce a muy bajo costo y la tecnología para suutilización está suficientemente desarrollada a nivel mun-dial, por lo que no requiere, en general, investigacionesfundamentales adicionales para su aplicación inmediatacomo ocurre, por ejemplo, con la mayoría de las fuentesrenovables de energía que hoy se tratan de desarrollar.

La energía hidráulica se manifiesta mediante lo que seconoce como carga hidráulica, energía que tiene el fluidopor unidad de peso y se mide en unidades de longitud(metros). La carga se presenta en tres formas:

• A elevación, energía potencial o de posición por uni-dad de peso.

• A presión, energía por unidad de peso debida a lapresión.

• A velocidad, energía cinética debida a la velocidad,por unidad de peso.

de ofrecer unanueva oportuni-dad al sector agrí-cola.

8. La producción debiomasa es to-talmente descen-tralizada, basadaen un recurso dis-perso en el terri-torio, que puedetener gran inci-dencia social yeconómica en elmundo rural.

Existen también,

de un consecuente flujo de captación y liberación de ener-gía basado en el metabolismo de vegetales y animales.

Los combustibles fósiles –carbón, gas natural y petró-leo– también tienen su origen en la biomasa. Su peculia-ridad es que se trata de biomasa que existió en otrosmomentos de la historia de la Tierra, fue atrapada entrelos materiales rocosos por los procesos geológicos y, portanto, retirada del flujo permanente de captación y libera-ción en la superficie terrestre durante millones de años.

El hombre, desde tiempos muy remotos, aprendió abeneficiarse del valor energético de la biomasa quemán-dola para calentarse, secar productos o cocinar los ali-mentos. La biomasa, junto con la energía directa del sol yla fuerza muscular de hombres y animales, han sido lasprincipales fuentes de energía utilizadas por la sociedaddurante largos períodos y el fundamental soporte materialde su creciente desarrollo.

sin embargo, ciertos riesgos asociados al uso de labiomasa, entre los que sobresalen los siguientes:

••••• Puede reducir la biodiversidad si las especies ener-géticas llegaran a constituir un monocultivo.

••••• Su explotación no es necesariamente sustentable,por lo que deben tomarse las medidas requeridas paragarantizar la renovación permanente de su aprovecha-miento.

••••• Posible erosión y empobrecimiento de los suelos, so-bre todo si se establecen prácticas de monocultivo.

••••• Cambian las emisiones, aunque no desaparecen deltodo; por tanto, debe mantenerse una vigilancia cons-tante en ese sentido.

La biomasa como energético puede usarse para la pro-ducción térmica (combustión directa generalmente, aun-que también se usa el biogás) y para la producción deetanol, biodiesel y otros combustibles líquidos, sometiendola biomasa a tratamientos especiales. De ahí se despren-de la variedad de aplicaciones que puede tener la biomasaen la industria, el transporte, el hogar, etcétera.

A pesar de que vivimos en el siglo XXI, casi un tercio dela especie humana vive aún en la primera era de labiomasa –la anterior a la primera revolución industrial–,porque la emplea con desastrosos efectos ambientales acausa de la ínfima eficiencia de las toscas tecnologíascon que todavía trata de aprovecharla, cercana al nivel delas que utilizaban nuestros más primitivos antepasados.

Sin embargo, muchos países desarrollados y subde-sarrollados aprovechan la biomasa mediante tecnologíaseficientes y sustituyen volúmenes más o menos impor-tantes de combustibles fósiles con ella; en particular so-bresalen Suecia, Finlandia, EE.UU, Hawai, isla de la Re-unión y Mauricio en el océano Índico, India, Australia, islade Guadalupe en las Antillas Menores y otros muchos.


2.6.1 Desarrollo histórico del aprovechamientode la energía hidráulica. Ruedas y turbi-nas hidráulicas

De las tres formas en que se presenta la energía hidráuli-ca, la primera que se utilizó fue la debida a la velocidad delas corrientes superficiales, o sea, la carga a velocidad.Esto ocurrió aparentemente en Grecia, en el siglo I a.n.e.,en forma de un molino de agua para moler cereales, queen su versión más primitiva estaba formado por una ruedahidráulica horizontal compuesta por cucharones monta-dos en un eje vertical.

La aparición de la nueva máquina impulsada por elagua en movimiento implicó simplemente un cambio cua-litativo, ya que su potencia, de alrededor de 0,3 kW, eradel mismo orden de magnitud que la de dos esclavos o unburro. Sin embargo, cuando en el primer siglo de nuestraera los ingenieros romanos convirtieron este molino primi-tivo en el llamado molino de Vitrubio, crearon un motorprimario que aun en su forma más elemental podía produ-cir unos 2,5 kW; hubo un cambio cuantitativo que poste-riormente con el desarrollo técnico y la diseminación delos conocimientos puso en manos de la humanidad unamáquina capaz de desarrollar potencias del orden de 30 a45 kW.

En este caso, la rueda hidráulica se colocó en posi-ción vertical, con eje horizontal y utilizando los conoci-mientos helenísticos elementales sobre engranaje, lleva-ron el movimiento del eje horizontal al eje vertical de laspiedras del molino, lo que permitió a la vez moverlas másrápidamente. Se desarrollaron tres tipos de ruedas hidráu-licas verticales: de impulsión por debajo, de alimentaciónsuperior y de pecho.

La rueda hidráulica de impulsión por debajo, aunquees la menos eficiente, fue el tipo más común durante si-glos, hasta que se encontró en la práctica que se podíaobtener mayor eficiencia haciendo que el agua incidieraen la parte superior de la rueda, comunicándole de esemodo un movimiento de rotación por efecto del agua des-cendente. La energía que se utiliza es la de la carga avelocidad. En las ruedas de alimentación superior y enlas de pecho se emplea la energía de la carga a eleva-ción.

Con el desarrollo tecnológico, la rueda hidráulica am-plió su campo de aplicación, como motor primario, a otrasactividades, tales como los molinos de mármol y de pól-vora, aserraderos, etc. Las ruedas hidráulicas, junto a losmolinos de viento, dominaron la tecnología hasta finalesdel siglo XVIII.

La carga a elevación aprovechable por las ruedas hi-dráulicas estaba limitada por su diámetro, que a la vezresultaba restringido desde el punto de vista mecánico.Se imponía la creación de una máquina que pudiera utili-zar grandes cargas y producir potencias mayores. Fueasí que a principios del siglo XIX surgieron las primerasturbinas hidráulicas dignas de ese nombre, como resulta-do de los trabajos de dos ingenieros franceses: ClaudeBurdin y Benoit Fourneyron.

Las turbinas hidráulicas convierten la energía hidráuli-ca en energía mecánica a partir de la carga a velocidadcreada en la propia turbina, por transformación de la car-ga a presión de que disponen a la entrada de ellas. Engeneral hay dos tipos de turbinas hidráulicas: de acción ode chorro libre, y de reacción.

Los trabajos de Francis en 1849 produjeron un desa-rrollo significativo en la construcción de las turbinas dereacción, mientras que las turbinas de acción tuvieron sucontrapartida con la construcción en 1880 de la primeraturbina diseñada por Pelton. En 1913, Kaplan patentó suturbina de reacción de paletas fijas para aprovechar car-gas hidráulicas pequeñas, la que fue seguida poco des-pués por la turbina de paletas ajustables.

Las turbinas hidráulicas son los motores que en formageneral están sometidos a una variación más amplia enlas condiciones de trabajo. Las cargas pueden ser desdeuno hasta prácticamente dos mil metros, y las potenciasque se deben desarrollar, desde muy pequeñas hasta tanaltas, como 200 o 500 MW en una sola unidad, como enel caso de Itaipú, turbinas de 715 MW cada una. Es decir,que el diseño debe cubrir multitud de combinaciones decargas, velocidades de rotación y potencias.

2.6.2 Los aprovechamientos hidroeléctricos

Las ruedas hidráulicas primero, y las turbinas después,hasta fines del siglo XIX suministraban potencia mecánicapara aplicarla directamente, ya sea en una pequeña ins-talación o en las industrias. Pero con la invención del ge-nerador eléctrico en 1880 y la popularización de la electri-cidad como fuente de energía, comienza una nueva etapaen la historia de la utilización de la energía hidráulica: lade los aprovechamientos hidroeléctricos.

Hoy en día, con las posibilidades de transmitir la elec-tricidad a grandes distancias, la construcción de grandescentrales hidroeléctricas ha sido corriente en los paísesque disponen de abundantes recursos hidroenergéticos.Son ejemplo de esos gigantes hidroeléctricos las esta-ciones de Grand Coulee en los Estados Unidos deNorteamérica (6 500 MW), Krasnoyarsk en Siberia (6 000MW), Guri en Venezuela (10 300 MW) e Itaipú (la mayorde las instalaciones, con 12 600 MW) en Paraguay-Bra-sil. En la actualidad se construye la central de Tres Gar-gantas en China, que promete ser la mayor.

Pero, los grandes proyectos hidroenergéticos que hacealgunos años se preferían y que se beneficiaban en altogrado de la economía de escala, en la actualidad hanreducido su atractivo debido a los altos costos de cons-trucción, el impacto ambiental y el tiempo que se necesi-ta para su planeamiento y construcción. En comparación,los pequeños aprovechamientos y aquellos no tan gran-des se pueden proyectar y construir en menos tiempo yson menos susceptibles a la creación de problemas am-bientales. Aunque el costo por kilowatt instalado seamayor, los proyectos menos grandes son más fáciles definanciar. Esto hace que la pequeña hidroenergética sehaga atractiva para los países subdesarrollados, donde lainstalación a corto plazo de sistemas dispersos de ener-gía resulta esencial para el desarrollo económico y so-cial. Debe destacarse que países desarrollados poseedo-res de una red de distribución eléctrica muy densa, comoFrancia, tienen conectadas a la red gran cantidad de hi-droeléctricas menores de 50 kW, lo que demuestra que elaprovechamiento de los pequeños recursoshidroenergéticos no está restringido a los lugares aisla-dos, sino que es también favorable incorporarlos a losgrandes sistemas nacionales.

Por otra parte, la disponibilidad de grandes recursoshidroenergéticos de pequeña y gran escala en diversospaíses sin explotar todavía y las ventajas que tiene desdeel punto de vista económico y ambiental la utilización deeste tipo de energía, abren la perspectiva de su aprove-chamiento intensivo en un futuro inmediato.

2.7 La energía eólica y su utilización

Hasta la aparición de la máquina de vapor en el siglo XIX,la única energía de origen no animal para la realización detrabajo mecánico era la proveniente del agua o del viento.La primera y más necesaria forma de aprovechamientode la energía eólica ha sido, desde los tiempos más re-motos, para la navegación; así, las primeras referenciasde la utilización de embarcaciones de vela proceden deEgipto y datan del IV o V milenio a.C. Hay que esperar alos primeros siglos de nuestra era para encontrar referen-cia a otros usos de la energía del viento, tales como lamolienda de cereales o el bombeo de agua. Parece serque los primeros molinos de viento utilizados para la mo-lienda aparecieron en las llanuras de la antigua Persia.Se trataba de las primitivas máquinas de rotor vertical con

La carga total, o sea, la energía total por unidad depeso es la suma de las tres formas de carga hidráulica.Es importante destacar que las tres formas son inter-cambiables, lo que significa que una puede convertirseen las otras.

varias palas de madera o caña cuyo movimiento de rota-ción era comunicado directamente por el eje a las muelasdel molino.

Hay referencia de la existencia de molinos de rotorvertical y palas a base de telas colocadas sobre la arma-zón de madera que eran utilizados en China para el bom-beo de agua. Estas máquinas, conocidas como pané-monas, pueden ser consideradas como las precursorasde los molinos persas. Si el origen de las máquinaseólicas presentan notable incertidumbre, no menos lohacía su expansión por el Mediterráneo y por toda Euro-pa. Según algunos autores, se debe a las Cruzadas laintroducción de la tecnología eólica en Occidente, si bienotros opinan que Europa desarrolla su propia tecnología,claramente distinta de la Oriental, ya que en Europa seimponen fundamentalmente los molinos de eje horizon-tal, mientras que en los Orientales eran vertical.

Sea cual fuese la forma de aparición de estas máqui-nas por los diversos países europeos, lo cierto es que seencuentran abundantes ejemplos de la importancia que losmolinos de viento llegaron a tener en diversas aplicacio-nes; citemos como ejemplo relevante los literarios molinoscastellanos utilizados para la molienda y los no menosconocidos molinos holandeses usados desde 1430 para ladesecación de los polders, todos ellos de eje horizontal.

Hito relevante en el desarrollo de los molinos es laaparición en 1883 del pequeño multipala americano dise-ñado por Steward Perry sobre otro anterior similar. Estemolino, de unos tres metros de diámetro y utilizado parael bombeo, ha sido el más vendido de la historia; se llega-ron a fabricar más de seis millones de unidades, de lasque existen varios miles en funcionamiento.

Como precursor de los actuales aerogeneradores esnecesario citar la aeroturbina danesa de Lacourt (1892),máquina cuya potencia oscilaba entre 5 y 25 kW.

Durante las primeras décadas del siglo XX, el avancede la tecnología aeronáutica establece las bases de losactuales aerogeneradores, aunque es necesario esperarhasta la crisis del petróleo de 1973 para que la energíaeólica cobre un vivo impulso como fuente energética parala generación de energía eléctrica.

La energía eólica para la producción de energía eléctri-ca en sistemas conectados a la red representa, en la ac-tualidad, una fuente energética tecnológicamente madura,de bajo impacto medioambiental y con unos costos degeneración totalmente competitivos con las actuales fuen-tes de generación energética que configuran la estructuraenergética. Más aún, si tenemos en cuenta los costosexternos no incluidos en las evaluaciones de costos con-vencionales, e incluso teniendo en cuenta la dificultad paraefectuar un cálculo preciso de éstos. Estudios realizadosdemuestran que la energía eólica representa hoy en díauna de las vías para la generación de energía eléctricamás competitiva. Prueba de ello queda reflejado en la con-solidación del mercado mundial, con un incremento anualde la potencia instalada en crecimiento en los últimos años,y con unas perspectivas futuras, de acuerdo con los análi-sis de previsión realizados, que sitúan esta fuente renova-ble de energía en un lugar privilegiado (Tabla 7).

Tabla 7. Mercado mundial

Los países más avanzados, en su política ya han em-prendido una línea clara de introducción del uso de la ener-gía eólica en sus sistemas de producción energética. AsíAlemania con 4,445 MW en operación, EE.UU. con2,486 MW, Dinamarca con 1,752 MW, India con 983 MW,


dos de los años ochenta con los actuales aerogeneradores.También se observa que no sólo el tamaño unitario se haincrementado en el proceso de desarrollo, sino que se haproducido una mejora muy importante en otros aspectosespecíficos. Así, por ejemplo, los rendimientos de produc-ción prácticamente se han duplicado: pasan de una pro-ducción específica en torno a los 600 kWh/año por metrocuadrado del área del rotor, a valores por encima de los 1000 kWh/año (valores calculados para un emplazamientotípico de los emplazamientos eólicos).

Tabla 8. Evolución de máquinas 1985-2000

Por otro lado, se observa una importante disminuciónde los pesos específicos de los aerogeneradores próximaa 50 %, pasando de los 70 kg/m2 a los valores actualesde unos 40 kg/m2 . Estas mejoras han sido posible debi-do a los nuevos diseños optimizados, junto con la utiliza-ción masiva de materiales avanzados en su fabricación,esencialmente los denominados materiales compuestos.

A pesar de este rápido desarrollo de los medianos ygrandes aerogeneradores conectados a la red que estáteniendo lugar, los sistemas eólicos para generación eléc-trica en áreas sin acceso a la red (sistemas descentrali-zados en áreas rurales o países en vías de desarrollo)han experimentado un avance mucho más lento.

Las razones son múltiples: mercados menos atracti-vos, mayor complejidad técnica, desarrollo realizado porpequeñas empresas sin acceso a las sofisticadas herra-mientas de diseño, etc. Es de resaltar que el mercadopotencial de sistemas aislados, según se desprende deestudios previos, es importantísimo no sólo en países envías de desarrollo donde se estima que más del 40 % delas personas no tienen acceso a la electricidad (China,India, Argentina, Chile, etc.), sino también en países de-sarrollados (EE.UU., Canadá, Australia, Grecia, Espa-ña...). Es necesario un esfuerzo continuado en la puestaa punto de la tecnología existente que permita disminuirlos costos de estos pequeños aerogeneradores y aumen-tar su fiabilidad, al igual que una adaptación a las condi-ciones de funcionamiento en las distintas aplicacionesaisladas posibles.

Los sistemas eólicos para funcionamiento aislado pre-sentan una problemática claramente diferenciada con res-pecto a los sistemas conectados a la red. En el caso deinstalaciones conectadas a la red, la planta eólica sumi-nistra la energía de acuerdo con las condiciones del vien-to. En el caso de instalaciones aisladas hay que cubrirlas necesidades de la demanda, por lo que son necesa-rios sistemas de acumulación y regulación. Por otro lado,desde el punto de vista técnico, en el caso deaerogeneradores conectados a la red, es ésta, a travésde la frecuencia constante (50 Hz), la que mantiene lavelocidad de giro de los aerogeneradores, que en el casode instalaciones aisladas hay que controlar mediantesubsistemas diseñados al efecto.

La tecnología, y específicamente los aerogeneradores,para funcionamiento aislado es diferente a la tecnologíadesarrollada para sistemas conectados a la red. Las dife-rencias afectan en la práctica la totalidad de lossubsistemas, con especial incidencia en el sistema eléc-trico y de control, si bien afecta asimismo el diseño delrotor de los aerogeneradores. Es importante recordar queen los sistemas aislados, el emplazamiento y el consu-mo normalmente viene dado por la localización y la utili-dad de la aplicación, frente a los sistemas conectados ala red eléctrica, en los cuales se selecciona el mejor

emplazamiento posible y no hay limitación de energíagenerada, salvo limitaciones de potencia impuestas porla propia red eléctrica o por el control del flujo de energíaa través de la red.

2.8 Desarrollo y evolución de la utilizaciónde la energía nuclear

2.8.1 ¿Qué es la energía nuclear?

La energía nuclear o atómica es la energía interna delnúcleo que mantiene unida a las partículas en el núcleoatómico. Esta se hace presente cuando el núcleo cambiade estructura y la energía nuclear se libera en forma deenergía térmica o radiante, como ocurre, por ejemplo, enla desintegración radiactiva y en las reacciones de la fi-sión y la fusión nucleares.

2.8.2 ¿Cómo se produce electricidad con laenergía nuclear?

Para producir electricidad se emplean las centrales nu-cleares. Estas son instalaciones para la generación in-dustrial de electricidad a partir de la energía térmica pro-ducida por la fisión nuclear.

Estas breves respuestas son un avance del recorridopor el campo de la aplicación de la energía nuclear para laproducción de electricidad que se expone a continuación.

Para entender la energía nuclear, comencemos por elátomo. Un átomo consiste de un núcleo relativamente pe-queño con carga eléctrica positiva, alrededor del cual,orbitan los electrones a alta velocidad. Los electrones sonpartículas elementales de carga negativa (Fig. 3).

El núcleo atómico, por su parte, está compuesto dedos tipos de partículas elementales: los protones y losneutrones. El protón tiene carga positiva, igual en magni-tud, pero de signo contrario, a la carga del electrón. Elneutrón es una partícula eléctricamente neutra como sunombre indica. El átomo de conjunto es eléctricamenteneutro, o sea, tiene tantos protones como electrones enórbita. Los electrones son partículas mucho más ligerasque los protones y los neutrones y, por tanto, práctica-mente toda la masa del átomo está concentrada en elnúcleo (Fig. 4).

Fig. 4. El átomo y el núcleo atómico.

La naturaleza química de un elemento depende delnúmero de electrones que envuelven al núcleo, el cual asu vez, está determinado por el número de protones en elnúcleo. A este número se le llama número atómico. Áto-mos de igual número atómico y diferente número deneutrones se llaman isótopos, que significa el mismolugar en griego. El término está bien justificado ya que losisótopos son inseparables por métodos químicos y muydifícil de separar por métodos físicos, de hecho, ocupanel mismo lugar en la tabla periódica de los elementos.

Las características nucleares, sin embargo, dependenno solo del número de protones, sino también del númerototal de partículas en el núcleo. Por consiguiente losisótopos de un mismo elemento químico frecuentementeexhiben marcadas diferencias. Así, algunos isótopos sonestables mientras otros son radiactivos y se desintegran.Los núcleos se identifican por

ZXA, en el cual X es el

símbolo químico, Z es el número atómico y A es el núme-ro de partículas nucleares, llamado número másico. Porejemplo,

6C14, es el isótopo de carbono con 6 protones y 8

neutrones, en total14 partículas.

Holanda con 416 MW, Inglaterra con 344 MW en opera-ción y España con 1,542 MW (datos a finales de 1999),son claros ejemplos de la potencialidad de la energía eólicapara la producción de energía eléctrica.

Si bien las razones que han motivado este espectacu-lar crecimiento son esencialmente económicas, derivadasdel desarrollo de la tecnología, han existido otros factoresfundamentales que han ayudado a este avance, como hasido la decepción experimentada en el desarrollo del sec-tor nuclear, donde las expectativas existentes en la fusiónnuclear no se han visto corroboradas por la lentitud delascenso experimentado en la última década. Por otro lado,la creciente preocupación en todo el mundo por la degra-dación medioambiental, en el que los procesos relaciona-dos con la generación energética son unos de los princi-pales responsables, está desempeñando un papel crucialen el apoyo social al desarrollo de todas las tecnologíasrenovables que puedan contribuir a paliar el deterioro re-gresivo del medio ambiente.

La reciente resolución de la Unión Europea de fijarcomo objetivo para el año 2010 que 12 % de la genera-ción primaria de energía se realice mediante energías re-novables (lo que se corresponde con 22 % del total con-sumo eléctrico), y los compromisos alcanzados en lasrecientes conferencias de Kyoto y Buenos Aires, que sibien están lejos de satisfacer los objetivos de aquellosque creemos que no se debe seguir dejando para maña-na la solución de los acuciantes problemas de degrada-ción del medio ambiente, suponen, no obstante, un im-pulso tímido, aunque decidido, en la dirección de un cam-bio hacia una diversificación en la estructura energéticamundial con un peso cada vez más amplio de las ener-gías renovables.

El desarrollo tecnológico experimentado en el aprove-chamiento de la energía eólica en las últimas décadas hasido posible gracias a la existencia de programas nacio-nales y supranacionales de investigación y desarrollo.Como consecuencia del impulso realizado en investiga-ción a raíz de la crisis energética de 1973, a finales de ladécada de los años setenta aparecen los primerosaerogeneradores comerciales que denominaremos denueva generación de sistemas de conversión eólica. Deestas primeras máquinas a los aerogeneradores que seestán instalando en la actualidad ha existido un notableavance que permite afirmar que la tecnología de losaerogeneradores de media potencia (< 1 000 kW ) es unatecnología totalmente madura. Hoy se pueden adquirir enel mercado mundial aerogeneradores de más de veintefabricantes diferentes con garantía de su curva de poten-cia y de disponibilidad. Los factores de disponibilidad demáquina que en las primeras generaciones raramente so-brepasaban 60 % (debido a mantenimiento y averías) hoyes superior a 98 % en los nuevos aerogeneradores.

Por otro lado, la optimización de componentes y elpaso de una fabricación artesanal a la producción en se-rie (aunque continúe tratándose de series cortas), ha per-mitido una reducción importante en el costo de losaerogeneradores que como término medio se sitúan en-tre 90 000 pts/kW y 125 000 pts/kW. Los costos totalesde una instalación varían entre 125 000 pts/kW y 175 000pts/kW, directamente ligados a la dificultad orográfica yde accesos de emplazamiento. La experiencia generadacon los más de cincuenta mil aerogeneradores instala-dos ha conseguido disminuir notablemente los costos deexplotación/operación y mantenimiento.

Como consecuencia directa de la disminución de loscostos de instalación, operación y mantenimiento, y porel incremento de la eficiencia y la disponibilidad de losaerogeneradores se ha producido una importante reduc-ción en los costos de producción, con lo que el costomedio del kilowatt/hora producido se sitúa en la banda delas 7-15 pts/kWh para zonas de aceptable potencial eólico.

Paralelamente a esta disminución de costos se ha pro-ducido un incremento en el tamaño unitario de los aeroge-neradores, pasando de aerogeneradores de 100 kW depotencia nominal y 20 metros de diámetro, a los actualesaerogeneradores de 600-1 500 kW y 40-60 metros de diá-metro. En la tabla 8 se presenta una comparación entre latecnología utilizada en las instalaciones eólicas de media-


Fig. 5. Carta de los núcleos.

masa 6C14 = 6 x 1,0073 + 8 x 1,0086 = 6,0438 + 8,0688

= 14,1126 uma

Los datos experimentales reportan para 6C14 la masa

13, 9997 uma. Los 6 protones y los 8 neutrones del ejem-plo suman una masa total mayor que la masa del núcleo

6C14. ¿Por qué hay ésta diferencia? Las masas del protón

y del neutrón que tomamos para nuestro cálculo, se refie-ren a protones y neutrones libres, que están sueltos yseparados. Para obtener verdaderamente la masa delnúcleo hay que reunir los 6 protones y los 8 neutrones locual requiere una cantidad de energía muy grande paravencer la repulsión eléctrica entre los protones y lograrque puedan entrar en contacto y componer un núcleoestable. La masa que falta se convirtió en la energía deenlace necesaria para mantener unidas las partículas enel núcleo. La energía de enlace representa también lacantidad de energía que se necesitaría para separar lasdistintas partículas del núcleo. Para calcular la energíade enlace del núcleo

6C14 basta multiplicar la diferencia de

masa por el cuadrado de la velocidad de la luz de acuerdocon la fórmula de la equivalencia de la masa y la energíade Einstein:

∆ E = ∆ m • c2

en la que: ∆E es la energía de enlace, joule, ∆m es ladiferencia masa, kg, y c = 3,0•108 m/s, es la velocidad dela luz.

Existen dos vías para obtener la energía nuclear: lafusión y la fisión. Aunque una es la inversa de la otra,ambas tienen un mismo resultado: la liberación de la ener-gía nuclear (Fig. 6).

En la fusión nuclear se unen dos o más núcleos deátomos ligeros en un solo núcleo de masa más elevada.A modo de ejemplo se puede mencionar la fusión de dosnúcleos de deuterio, hidrógeno pesado y la fusión de unnúcleo de deuterio y uno de tritio:

1H2 + 1H

2 –> 1H3 + 1H

1 4 MeV,

1H2 + 1H

3 –> 2He4 + n1 17,6 MeV.

Las reacciones de fusión son, de todas las conoci-das, las que más energía pueden desprender, como loprueba la energía del Sol y las estrellas. La tecnologíapara la fusión nuclear controlada está aún en fase de es-tudio y desarrollo.

Fig. 6. La fisión del uranio 235.

La fisión es la principal vía para la producción de elec-tricidad a partir de la energía nuclear. Actualmente operanunas 440 plantas nucleares que generan cerca de 17 %de toda la electricidad del mundo. Hay tres materialespesados fisionables, uranio-233, uranio-235 y plutonio-238.De ellos, el uranio-235 es el único existente en la natura-leza, en tanto que los otros se producen en reactores apartir de él.

La figura 5 ilustra la fisión del uranio-235 inducida porun neutrón. El neutrón choca con un núcleo de uranio-235y es capturado. El núcleo se excita y se fragmenta endos núcleos más ligeros y expulsa dos o tres neutronesnuevos. La energía de enlace que de inicio se libera comoenergía cinética de los neutrones y de los fragmentos asícomo radiación nuclear, se convierte finalmente en ener-gía térmica. Los neutrones nacidos en la fisión puedenchocar con otros núcleos de uranio-235 y producir nue-vas fisiones y así resulta la reacción de fisión en cadena.

La cantidad de energía que se libera en la fisión de unnúcleo de uranio-235 es unos 200 MeV (MeV, un millónde electrón-voltio), aproximadamente igual a 3,2•10-11

Joule. La fisión de un kilogramo de uranio-235 en un reac-tor nuclear libera 8,2•1013 Joule. Esto equivale a la ener-gía eléctrica que consumen 15 millones de bombillos in-candescentes de 60 W durante 24 horas (Fig. 7).

Fig. 7. Esquema de una central nuclear.

2.9 Desarrollo histórico y evolución del usode la energía solar térmica

La energía solar es el resultado de reacciones nuclearesde fusión. Esta radiación electromagnética llega a la Tie-rra a través del espacio e interactúan con la atmósfera yla superficie terrestre. La intensidad de la radiación solaren el borde exterior de la atmósfera, si se considera quela Tierra está a su distancia promedio del Sol, se llamaconstante solar, y su valor medio es 1,37 × 106 erg/s/cm2,o unas 2 cal/min/cm2 (1 367 W/m2).

Las aplicaciones de la energía solar se remontan has-ta los mismos límites de la prehistoria, quizá hasta la erade las tablillas de arcillas de Mesopotania cuando lassacerdotisas de los templos utilizaban vasijas de oro paraencender el fuego de los altares. Las “estatuas sonoras”de Amenhotep III (1455-1419 a. C.) de Egipto, citadas porVeinberg (1959), basaban sus efectos en el escape delaire calentado por la luz solar al caer sobre la estatua alamanecer. Veinberg también cita el canto de un pájaroartificial en la tumba de Zari Memnon, hijo de Amenhotep,como producido por el calor del sol mañanero. La historiade estos dispositivos solares promovieron grandes discu-siones en la Edad Media, según relata Athanasius Kircher(1601-1680) y condujeron a amplias especulaciones acercade cómo podían explicarse estos fenómenos mediante ladilatación del aire en los pedestales de las estatuas.

Hasta el siglo XVII no se hicieron relevantes progresosen el campo de la energía solar térmica, aunque se tieneinformación de experimentos realizados con anterioridadcon reflectores y lentes para calentar y quemar sustan-cias que no dejaban de constituir, fundamentalmente, di-versos capítulos de la óptica. Así, podemos destacar en-tre otros a Roger Bacon (1263) y a Witelo (1270) en susexperimentos con lentes, o también a Leonardo da Vinci(1500), que utilizó espejos para calentar cobre. Previa-mente, Al-Hazen (1 000) realizó interesantes estudios enóptica sobre espejos esféricos y paraboloides.

Desde la Primera Guerra Mundial hasta la segunda,las actividades relacionadas con la energía solar fueronrelativamente escasas y decreció el auge que había teni-do a finales de siglo. Sin embargo, podemos destacar alnorteamericano C. G. Abbot, de la Smithsonian Institute,que inventó entre 1936 y 1938 dos máquinas solares de

vapor de 2 CV y 1/5 CV, res-pectivamente.

En la carta de los núcleos mostrada en la figura 5, cadanúcleo se representa por un punto. El número de neutronesse representa sobre el eje horizontal y el número deprotones sobre el vertical. Los isótopos de un elementoestán situados sobre la línea horizontal correspondiente.En ella hay un total aproximado de 3 000 núcleos conoci-dos. Los núcleos estables son solo unos 250 y aparecenmarcados en color negro y se agrupan sobre una franjarelativamente estrecha. Los restantes núcleos son inesta-bles y presentan el fenómeno de la desintegración radiactiva.

Para entender qué es la energía nuclear tomemos comoejemplo el núcleo

6C14 y calculemos su masa. Este nú-

cleo tiene 6 protones y 8 neutrones y resulta:

Las centrales nucleares son instalaciones para la pro-ducción de energía eléctrica a partir de la energía nuclear.El esquema ilustra el reactor, donde se mantiene la fisiónen cadena y la energía nuclear que se transforma enenergía térmica. La energía es extraída del reactor por elagua circulante impulsada por potentes bombas y llega algenerador que produce el vapor, el cual mueve el eje de laturbina acoplado al generador eléctrico. Una central conun reactor nuclear de 3 780 MW de potencia térmica ge-nera 1 240 MW de potencia eléctrica neta. Para operarrequiere una carga de 103,5 toneladas métricas de dióxidode uranio. En un año de operación consume un tercio dela carga, es decir, unas 34 toneladas métricas y originaalrededor de 3 metros cúbicos de desechos de alta activi-dad en forma vitrificada.

2.9.1 Estado del arte

Los sistemas térmicos utili-zados para la captación de laenergía solar se pueden cla-sificar en dos grupos: a bajastemperaturas, colector planoque emplea el efecto inverna-dero; a altas temperaturas,colectores focales que usansistemas ópticos reflectores yen ocasiones refractores, paraconcentrar la energía solar enun foco generalmente puntualo lineal.

2.9.2 Colectores planos

La construcción de estos colectores es muy sencilla; con-sisten generalmente en una caja de pequeño espesor encomparación con sus otras dimensiones. Contiene en suinterior una superficie absorbente, recorrida por unos tu-bos por donde circula el agua que transporta el calor útilabsorbido. Esta caja se cubre por una lámina transparen-te de vidrio o plástico, con el objeto de reducir las pérdi-das por convección y radiación. En la cara opuesta secoloca un material aislante que reduce las pérdidas porconvección.

2.9.3 Principios de funcionamiento

La mayoría de las aplicaciones de la energía solar, particu-larmente las que proporcionan un servicio que se requiere


2.9.4 Tipos de calentadores planos

Calentador solar integral o compactoEl calentador integral es simplemente un recipiente dis-puesto de tal manera que presente su mayor área haciala posición promedio del Sol. Esta cara se pinta de negroy hace las veces de colector solar. El recipiente se llenacon agua, que se calienta directamente por contacto conla cara expuesta al Sol. Por los lados y el fondo se aíslatérmicamente para evitar la fuga de calor.

El nombre de “integral” viene de que en el mismo ele-mento físico del sistema se conjugan las funciones decolector y de termo almacén. Como en el mismo reci-piente se mantiene almacenada el agua caliente, debehacer las veces de termo, que es la función opuesta a uncolector. Por esto, en este tipo de calentadores solaresse utilizan dos capas de vidrio (o del material transparen-te de la cubierta), para lograr que durante el día entre laradiación solar hasta la placa negra, pero durante la no-che pierda relativamente poco calor. Tres o más capasde vidrio dan como resultado demasiadas reflexiones yabsorciones en los vidrios, de manera que, aunque la pér-dida se ve efectivamente disminuida, lo que sufre másson las ganancias térmicas durante el día.

Aunque estos colectores se conocen desde finalesdel siglo XIX fueron desechados por los países de altaslatitudes, ya que el agua contenida se congelaba y serequerían intercambiadores de calor y sustanciasanticongelantes.

Calentador solar por convección naturalUn siguiente paso en la evolución de los calentadoressolares consiste en separar físicamente el colector solar

2.9.5 Colectores concentradores

Se concentran mediante procedimientos ópticos la ener-gía del sol antes de su transformación en calor. La radia-ción solar que entra a un colector concentrador a travésde una superficie determinada es reflejada, refractada oabsorbida por una superficie menor, para luego ser trans-formada en energía térmica. La ventaja de este tipo decolector es la reducción de las pérdidas térmicas en elreceptor, pues habrá menos área para la radiación delcalor y el líquido que circula por el receptor puede calen-tarse a mayores temperaturas con un rendimiento razo-nable y a un costo menor.

Como resultado de esta concentración, la intensidadde la energía solar se incrementa y las temperaturas delreceptor (llamado “blanco”) pueden acercarse a varios cien-tos, o incluso miles, de grados Celsius. Los concentra-dores deben moverse para seguir al Sol si se quiere queactúen con eficacia; los dispositivos utilizados para ellose llaman helióstatos.

Tipos de calentadores concentradores Parabólicos (por reflexión). El colector está formado poruna superficie reflectora (espejo, aluminio anodizado, etc.)de forma parabólica, que recibe los rayos solares y loshace incidir en un elemento receptor ubicado en el foco.

Parabólico (por refracción). El colector está formadopor una lente que recibe los rayos solares paralelos y losrefracta concentrándolos en un punto, donde se encuen-tra el elemento receptor.

Además del calentamiento de agua para uso domésti-co, el secado solar de productos agropecuarios e indus-

2.10 La energía fotovoltaica

La energía fotovoltaica es el proceso de convertir directa-mente en electricidad la energía proveniente del Sol. Lacelda fotovoltaica o solar es el elemento encargado detransformar la energía solar en eléctrica y su funciona-miento se basa en el fenómeno físico denominado efectofotovoltaico.

La energía que se obtiene a partir de las celdas sola-res ofrece ventajas adicionales al hecho de transformardirectamente la energía solar en electricidad, a saber: notiene partes móviles, es extremadamente modular, gene-ra desde fracciones de watt hasta decenas de megawatt,lo mismo puede estar en un reloj de pulsera que en unauto, techo, fachada, etc. Se instala fácilmente, inclusivepor partes, y cada una de ellas genera inmediatamente, osea es aditiva, no utiliza prácticamente agua, versátil,silenciosa, tiene poco riesgo tecnológico, ya que la dis-minución de los costos ha ido dictando el nivel de aplica-ción en cada momento, facilitando su carácter modular.

Las aplicaciones de la energía solar fotovoltaica estáncreciendo a un ritmo impresionante. En los últimos cincoaños se han producido cambios e incrementos importan-tes, a escala mundial, en la utilización de esta fuente deenergía renovable y limpia. A mediano plazo se pronosti-can crecimientos entre 15 y 25 % anuales, con Japón,Alemania, EE.UU. y Australia como sus principalesimpulsores, lo que convierte en significativo el peso relati-vo de la energía solar fotovoltaica en el consumo energé-tico mundial.

También en Cuba se ha incrementado notablementela potencia fotovoltaica instalada, se han diversificado lasaplicaciones y se reinició, con una tecnología avanzada,la producción de paneles fotovoltaicos. La electrificaciónde escuelas, consultorios médicos y objetivos socialesvinculados con la cultura y la recreación utilizando la ener-gía solar fotovoltaica ha tenido un desarrollo acelerado ennuestro país. Al concluir el primer semestre del año 2003la potencia instalada alcanza los 2 MW en sistemasfotovoltaicos autónomos.

La historia apunta a Edmond Becquerel como el pri-mero en demostrar el efecto fotovoltaico a mediados delsiglo XIX. Trabajando en el laboratorio de su padre, a los19 años de edad logró generar electricidad a partir de ilu-minar un electrodo con diferentes tipos de fuentes lumi-nosas, incluso utilizando la radiación solar. Los mejoresresultados fueron obtenidos cuando los electrodos em-pleados se cubrieron con materiales sensibles a la luz,como AgCl (cloruro de plata) o AgBr (bromuro de plata) yestos resultaron irradiados con luz azul o ultravioleta. Sinembargo, la explicación adecuada del efecto y por endesu aplicación como fuente de energía se proporcionó amediados del siglo XX.

La investigación y el desarrollo fotovoltaico recibieronsu primer gran impulso con el avance de la industria es-pacial a finales de los años cincuenta del siglo XX, lo cualrequirió un suministro autónomo de energía independien-te para las aplicaciones de los satélites y naves tripula-das. Para ello, se fabricaron las primeras celdas solaresacorde con el material semiconductor silicio y en sus usosespaciales dichas celdas eran mucho más caras que lasque actualmente se fabrican. No obstante, las celdassolares se volvieron una alternativa científica interesanteunidas al rápido desarrollo del transistor de silicio queampliaba potencialmente varios campos de mercadosespecializados. La crisis del petróleo en los años setentaenfocó la atención mundial en la conveniencia de fuentesde energía alternativas para uso terrestre, que a su vezpromovió la investigación en energía fotovoltaica como unavía de generar electricidad de forma masiva. Aunque aque-lla crisis del petróleo fue efímera y el incentivo financieropara desarrollar celdas solares disminuyó, estas últimasya habían entrado en la historia como una tecnología al-ternativa para generar electricidad terrestre. La aplicacióny ventajas de la energía fotovoltaica en áreas remotas para

en forma continua, es decir, no solo cuando hay insola-ción, requieren al menos dos elementos: un colector, endonde se transforme la radiación solar en el efecto desea-do, y un almacén, en donde se pueda tener una «reserva»del efecto deseado, para cuando no hay insolación.

En los calentadores solares domésticos, las tempera-turas requeridas son del orden de los 40 a 60 °C. Una delas virtudes de este tipo de colector es que no solo capta laradiación directa, sino también la difusa. Un calentador solarbien dimensionado puede trabajar satisfactoriamente no soloen días soleados, sino en días medio nublados, siempreque la irradiación total no caiga por debajo de ciertos lími-tes y los usuarios no desperdicien el agua caliente.

Es necesario y práctico tener una reserva de agua ca-liente, pues con ello se logra satisfacer la demanda deagua cliente en más de 95 % de los días del año.

Los colectores de placa plana interceptan la radiaciónsolar en una placa de absorción por la que pasa el llama-do fluido portador. Éste, en estado líquido o gaseoso, secalienta al atravesar los canales por transferencia de ca-lor desde la placa de absorción. La energía transferida porel fluido portador, dividida por la energía solar que incidesobre el colector y expresada en porcentaje, se llamaeficiencia instantánea del colector. Son capaces de ca-lentar fluidos portadores hasta 82 °C y obtener entre 40 y60 % de eficiencia. El ángulo de inclinación óptimo paramontar los colectores depende de la latitud.

Además de los colectores de placa plana, los sistemastípicos de agua caliente y calefacción están constituidospor bombas de circulación, sensores de temperatura,controladores automáticos para activar el bombeo y un dis-positivo de almacenamiento. El fluido puede ser tanto elaire como un líquido (agua o agua mezclada con anticon-gelante), mientras que un lecho de roca o un tanque aisla-do sirven como medio de almacenamiento de energía.

El rendimiento de un colector solar (η), en general, sededuce comparando la cantidad de calor que se obtienedel agua y la cantidad de calor que recibe el colector de laradiación solar, o sea: si Qr es la cantidad de calor recibi-da de la radiación solar, y Qu es la cantidad de calor quese obtiene del agua, el rendimiento será:

del tanque de almacenamiento. Con esto, cada elementodel sistema puede ser diseñado y construido para reali-zar eficientemente su función. En este esquema, enton-ces, se calienta el agua dentro de los tubos o placas deun colector plano, para luego transferirla al termo de al-macenamiento. Existen básicamente dos técnicas paratransferir el agua caliente del colector al termo: convecciónnatural y convección forzada.

En el calentador por convección natural, también lla-mado termosifón, la fuerza impulsora que mueve el aguadesde el colector hacia el termo es de tipo hidrostática,un empuje asociado con el principio de Arquímedes. Elagua contenida en el colector, a medida que se calienta,disminuye su densidad. Si existe un circuito cerrado yadecuadamente construido entre el colector y el termo,es posible aprovechar esta disminución de densidad paraque el agua caliente fluya espontáneamente de la partemás alta del colector hacia la parte alta del termo. Almismo tiempo, el agua de la parte baja del termo, que seencuentra a menor temperatura, fluye hacia la parte másbaja del colector. El termo, pues, siempre debe encon-trarse, en este esquema, a mayor altura que el colector.

La desventaja principal de este tipo de sistema se en-cuentra, quizá, en los lugares donde las temperaturasambientales puedan llegar a las temperaturas de congela-ción. Otra posible desventaja consiste en que el termo debeestar a una altura mayor que la del colector. La fuente dealimentación debe encontrarse a mayor altura que el ter-mo. Esto puede tener efectos arquitectónicos indeseables.

Calentador solar de convección forzadaLa convección forzada emplea una pequeña bomba parahacer circular el agua entre el colector y el termo. Seevita así la necesidad de que el termo esté a mayor alturaque el colector. La otra desventaja, la congelación del aguaen las tuberías, también puede eliminarse mediante unsistema de convección forzada; se requiere entonces al-gún otro fluido de trabajo y un intercambiador de calorpara transferir el calor al agua.

Otro elemento importante en un calentador porconvección forzada es un termostato diferencial o controldiferencial de temperatura para encender o apagar la bom-ba, según se requiera, para encender la bomba solo cuan-do el colector se encuentre a una temperatura suficiente-mente mayor que el termo. De otro modo, el colector po-dría funcionar como enfriador.

triales es otra de las posibilidades a baja temperaturatécnica y económicamente factible de aprovechamientode la energía solar.


el suministro de energía eléctrica fueron reconocidas rá-pidamente y esto incitó el desarrollo de la industriafotovoltaica terrestre. Otros tipos de aplicaciones de pe-queña potencia (como calculadoras y relojes) unidas alas aplicaciones remotas comenzaron a beneficiar a laindustria fotovoltaica.

Aunque las celdas solares basadas en compuestos yaleaciones a películas delgadas están en franco desarro-llo, la mayor parte de las celdas comerciales son basa-das o bien en obleas de silicio monocristalino, similares alas usadas en microelectrónica, o a substratos policris-talinos obtenidos a partir de cintas de silicio. Las celdassolares de silicio (Si) transforman la energía solar en eléc-trica con una eficiencia de conversión, a nivel de laborato-rio, con valores cercanos a 25 %, lo cual se convierte enun desafío a obtener en las producciones industriales debajo costo. Para el caso de otras celdas más complejas,como las basadas en compuestos semiconductores delos elementos III-V de la tabla periódica, se puede alcan-zar 34 % de eficiencia de conversión.

En la figura 8 se muestra cómo ha incrementado, conel decursar de los años, la eficiencia de conversión en lasceldas solares fotovoltaicas. En la década de los añosochenta las investigaciones en celdas solares de siliciocrecieron de forma apreciable, lo que permitió un aumen-to en su eficiencia. En el año 1985 las celdas solares desilicio lograron el hito de 20 % de eficiencia. Esto fuedebido fundamentalmente a la introducción de nuevos pro-cesos tecnológicos (Fig. 9).

Fig. 8. Eficiencia de conversión.

Fig. 9. Producción de energía fotovoltaica.

Durante la década del noventa, la industria fotovoltaicaexperimentó crecimientos estables entre 15 y el 20 %,promovidos fundamentalmente por el suministro al mer-cado de instalaciones remotas. Ya en el nuevo siglo laindustria fotovoltaica incrementó su producción de celdassolares y módulos fotovoltaicos hasta los 527,14 MW, loque representa un crecimiento del 35 % con respecto aigual período del año 2001 (390,5 MW). En la figura 8 semuestra el incremento de la producción de energíafotovoltaica en los últimos diez años; se observa el au-mento vertiginoso que ha tenido a nivel mundial el empleode los paneles solares para obtener energía eléctrica.

Por supuesto el incremento de la producción ha posi-bilitado la disminución del costo de la energía fotovoltaica.La figura10 evidencia este comportamiento; así en los albo-

Fig. 10. Costo de la energía fotovoltaica.

Una celda solar es un dispositivo electrónico que di-rectamente transforma la luz solar en electricidad. La luzque incide sobre la celda solar crea una corriente, un vol-taje y una potencia eléctrica, lo que constituye el efectofotovoltaico, el cual requiere primeramente de un materialque absorba la radiación solar y que aparezcan cargaseléctricas que originen una corriente que circule por uncircuito externo. Una variedad de materiales y procesospueden potencialmente satisfacer los requerimientos parala conversión de la energía fotovoltaica, pero en la prácti-ca se usan materiales semiconductores formando unaunión p-n; esto es, el diodo.

La figura 11 muestra esquemáticamente una celdasolar. La capa antirreflejante propicia que mayor radiaciónincida en el semiconductor y disminuye la luz reflejada enla superficie. Los pasos básicos en la operación de unacelda solar son:

a) Creación de las cargas por la absorción de la luz quese produce esencialmente en la base.

b) Aparición de una corriente producto de la colección,a través de los contactos (frontal y posterior) de lascargas generadas por la luz.

c) Aparición de un voltaje en sus terminales.d) Disipación de la potencia eléctrica en la resistencia

de carga.

Fig. 11. Esquema de una celda solar.

2.11 Hacia una nueva infraestructura ener-gética: el ciclo del hidrógeno solar

El carácter no estable de la radiación solar debido a lasnoches y nubosidad durante el día, hace necesario el al-macenamiento de su energía en sistemas sólo depen-dientes de la energía solar. Dado el carácter finito de loscombustibles fósiles (en especial el petróleo al que se leauguran pocos años antes de que sus precios se elevenapreciablemente por no satisfacerse la demanda), se tie-ne al hidrógeno como el portador ideal para almacenar ytransportar energía, o sea, para sustituir a los combusti-bles fósiles líquidos y gaseosos. Cuando el hidrógeno seobtiene de fuentes renovables, por conversión directa oindirecta, se le denomina hidrógeno solar.

res de la utilización de los paneles solares en las navesespaciales el watt de energía fotovoltaica costaba cercade 200 USD en tanto hoy ya en aplicaciones terrestresse encuentra cercano al dólar. Estos resultados prome-ten un futuro alentador para el empleo masivo de la ener-gía fotovoltaica de la cual la humanidad tiene tanta nece-sidad.

El efecto fotovoltaico ocurre cuando al iluminar la cel-da solar de silicio se produce un incremento del voltaje yla corriente en el dispositivo; es decir, un incremento de lapotencia eléctrica entre sus extremos, ya que la potenciano es más que el producto del voltaje por la corriente. Laesencia para lograr la conversión de energía solar en eléc-trica es el diodo semiconductor.

2.11.1 Hidrógeno solar

En general, el almacenamiento en baterías es adecuadopara valores de potencia almacenada, relativamente pe-queños. Para poder lograr sistemas energéticos autóno-mos descentralizados se necesita almacenar cantidadessuperiores de energía; el almacenamiento en hidrógenose tiene como el más perspectivo por ofrecer muchas ven-tajas, entre ellas:

• Se obtiene por descomposición del agua, que es abun-dante y asequible.

• No influye en el medio ambiente y sólo de nuevo ge-nera agua cuando cede la energía almacenada; o sea,es limpio y renovable.

• Se puede combustionar en calderas y motores comolos combustibles fósiles.

• Se puede transformar en electricidad utilizando cel-das de combustible.

• Se transporta y almacena con pocas pérdidas.

El llamado ciclo del hidrógeno solar comprende:

• La obtención de hidrógeno utilizando energía solar(fotovoltaica u otra).

• El almacenamiento de esta energía (que desde lue-go también puede utilizarse directamente).

• La distribución o transportación del hidrógeno (H2), loque es de menor peso relativo donde se tenga abun-dante sol y se pueda descentralizar el sistema ener-gético.

• La reconversión a otro tipo de energía útil, ya seaeléctrica o calor en distintas formas.

2.11.2 Obtención de hidrógeno

El hidrógeno puede obtenerse de energía térmica, eléctri-ca (electrolíticamente), de manera directa (fotoquímica-mente).

Para la obtención de hidrógeno del agua utilizandoenergía solar térmica pueden utilizarse la descomposi-ción directa y el proceso termoquímico. En el primer casose necesita del desarrollo de materiales que puedan so-portar más de 2 000 oC de temperatura para disociar lamolécula de agua por calor. En el segundo caso puedeusarse la descomposición termoquímica. Se buscan ma-teriales reciclables eficientes y que puedan soportar mu-chos ciclos de oxidación-reducción. Por ejemplo, vaporde agua a alta temperatura se hace circular a través depolvo de hierro. Éste se oxidará al tomar el oxígeno delvapor y quedará el hidrógeno. Es necesario que el óxidode hierro pueda de nuevo reducirse para repetir el ciclo.La instrumentación práctica de estas posibilidades es muylejana aún.

La electricidad para la electrólisis puede obtenerse pordiversas vías a partir de la energía solar. Con la conversióntérmica, la energía eólica, la hidroenergía y otras renova-bles puede producirse energía eléctrica. Para convertir estaenergía en hidrógeno se necesitan los electrolizadores,equipos modulares cuya unidad es la celda electrolítica(un vaso). El escalado de sistemas modulares, o sea, deaquellos donde se logra una mayor potencia incorporando


2.11.3 Obtención directa de hidrógeno

Aunque el hidrógeno puede obtenerse según las varian-tes analizadas, en la descomposición directa sólo hayuna transformación de energía, y por lo tanto es el mejorcamino. Se puede descomponer fotoquímicamente elagua mediante la biofotólisis y la fotólisis. Las plantas ybacterias han resuelto muy eficientemente la descompo-sición del agua; es el proceso denominado biofotólisisque forma parte de la fotosíntesis. La planta utiliza loscuantos de luz para obtener oxígeno e hidrógeno, aunqueeste último no se obtiene en su forma molecular, sino quepasa por otras reacciones a formar parte de la biomasaque la planta sintetiza. La planta almacena la energía solaren la biomasa que produce. Algunas algas, en condicio-nes especiales pueden producir hidrógeno molecular y sucultivo es una vía de producir hidrógeno utilizando labiofotólisis (Podesta y Piatti, 1997). La fotólisis es el pro-cedimiento empleado por el hombre para descomponerdirectamente la molécula de agua imitando las plantas.Este procedimiento está en desarrollo, aún no se aplicaen la práctica y se trabaja en los materiales para lograrlo.Los sistemas utilizados hasta el momento se basan en lainterfase electrólito semiconductor, al igual que las cel-das fotovoltaicas electroquímicas descritas anteriormen-te. Al principio de la década de los setenta, (Fujishima yHonda, 1971) demostraron el uso de fotoelectrodos semi-conductores para la descomposición fotoasistida de lamolécula de agua. Estos autores utilizaron el dióxido detitanio como semiconductor. El elemento clave para po-der introducir en la práctica este tipo de celda es el mate-rial para el fotoelectrodo. Su eficiencia de conversiónfotoquímica de la energía del espectro solar y su estabili-dad en el tiempo son factores críticos en determinar elbuen comportamiento y eficiencia de la celda que hastael momento es baja. Se investigan nuevos materiales ydispositivos. Llegar a las soluciones que permitan intro-ducir en la práctica el proceso de fotólisis tendrá sin dudagrandes implicaciones.

2.11.4 Almacenamiento de hidrógeno

El hidrógeno puede almacenarse como el gas natural. Ladensidad energética (energía almacenada por unidad devolumen) del hidrógeno gaseoso, incluso comprimido, esbaja. Por ello, esta forma de almacenamiento por el espa-cio que requiere no es adecuada para usos en el trans-porte. La mayor parte de las investigaciones en materia-les para el almacenamiento de hidrógeno tienen comoobjetivo su uso en el transporte, con el objetivo de reducirlas dimensiones del tanque de hidrógeno necesario para

2.11.5 Generación de energía a partir del hi-drógeno

Del hidrógeno puede obtenerse energía térmica por com-bustión o electricidad utilizando las celdas de combusti-ble. La conversión a energía térmica se basa en su com-bustión, o sea, su reacción con oxígeno, como es el casode otros combustibles gaseosos, por ejemplo, metano.Las celdas de combustible para generar electricidad sonmás novedosas. Éstas se basan en el proceso inverso ala electrólisis del agua. O sea, en ella el hidrógeno y eloxígeno se recombinan para dar agua. Ésta es una reac-ción con desprendimiento de energía, lo que se hace enforma de electricidad en estas celdas.

Las celdas de combustible tienen las ventajas de sermodulares, no tener partes móviles, no contaminar, nohacer ruido, ser seguras, tener altas eficiencia y densi-dad de energía y ser de fácil mantenimiento.

Como en otras partes componentes del sistema delhidrógeno solar, las investigaciones sobre los materia-les están guiadas a reducir los costos y aumentar laeficiencia.

Dos objetivos fundamentales dependen del desarro-llo futuro de las celdas de combustible y de los materia-les que ellas utilizan: los sistemas de energía autóno-mos basados en el ciclo del hidrógeno y los vehículoseléctricos. En el caso de los vehículos eléctricos basa-dos en celdas de combustible que se están desarrollan-do por prácticamente todos los fabricantes de autos, seestá tratando de emplear un combustible fósil y de élobtener el hidrógeno. Por esta vía, por tanto, se siguenenviando grandes cantidades de CO2 al medio ambiente,un poco menos dada la mayor eficiencia del motor eléc-trico. La opción verdaderamente limpia radica en utilizarhidrógeno solar; sin embargo, existen intereses de gran-des consorcios en mantener las redes de distribución yventa de combustibles fósiles.

3. EFICIENCIA ENERGÉTICA

un número mayor de unidades es más simple y constituyeun factor importante. En cada celda los elementos consti-tuyentes son los electrodos y el electrólito. Las reaccionesque se producen en uno y otro electrodo son:

En la electrólisis alcalina:

En el cátodo: 4H2O + 4 e- ® 2H

2 + 4OH-

En el ánodo: 4OH- ® 2H2O + O

2 + 4e-

En la electrólisis ácida:

En el cátodo: 4H3O+ + 4 e- ® 4H

2O + 2H

2

En el ánodo: 6H2O ® 4H

3O+ + O

2 + 4e-

Como se puede observar, en una y otra electrólisis elhidrógeno se desprende en el cátodo y el oxígeno en elánodo, invirtiéndose la formación de agua que ocurre enel ánodo en la alcalina y en el cátodo en la ácida. Enambos casos ocurre la reacción neta:

2H2O + electricidad ® 2H

2 + O

2 + calor

Los electrolizadores ácidos trabajan en condicionesmás agresivas y corrosivas para el cátodo donde se des-prende hidrógeno, que los alcalinos (Savadogo, 1996).

garantizar los recorridos que se obtienen con la gasolinaactualmente. El hidrógeno puede combustionarse direc-tamente; es posible convertir los motores de los carrosactuales para ello. Sin embargo, la solución que parecemás perspectiva es el uso de motores eléctricos más efi-cientes que los de combustión interna, donde la electrici-dad proviene de una celda combustible que transforma enelectricidad la energía almacenada en el hidrógeno. Estees un proceso limpio donde sólo se genera agua.

3.1 Uso eficiente de la energía. Conceptosfundamentales. Calidad de la energía

La energía es necesaria para todas las actividades en lavida cotidiana, puede ser generada en forma de electrici-dad, movimiento, luz, calor para satisfacer las necesida-des de las personas y de los objetivos de la sociedad yrecibida, además, mediante fenómenos naturales o delentorno, fuerza de los vientos, calor, iluminación, radia-ción solar, efectos fotoquímicos etcétera. Tanto la gene-ración como el uso de la energía deben efectuarse con elmenor número de pérdidas, ya sea por calor o accionesinnecesarias.

Cuando la energía del entorno influye sobre las personasy las edificaciones, los medios pueden tener efectos agra-dables o indeseados, por lo que para su aprovechamientoo eliminación se hace necesario también consumirla.

3.1.1 La calidad de la energía. Eficiencia

El problema de la eficiencia en el uso y las transfor-maciones de la energía es, actualmente, uno de los másimportantes para la independencia energética de cada paísy para lograr un desarrollo sostenible.

En la práctica se tiene que especificar cómo tratar lasenergías no térmicas, o sea, entre otras, la mecánica y laeléctrica. Estas últimas son las de calidad más alta, pues-

to que a diferencia del calor pueden desarrollar cualquierfunción energética.

Por lo tanto, las energías mecánica y eléctrica puedenconsiderarse como calor con temperatura infinita (Fig. 12).

Fig. 12. Escala de la calidad de la energía.

Es importante subrayar que sobre la base de la tendenciadel calor de pasar espontáneamente de temperaturas másaltas a temperaturas más bajas (que es el fundamentodel segundo principio de la termodinámica), el derrochede energía es inevitable cada vez que se usa la energíatérmica. Veamos algunos ejemplos: El primer criterio esentonces el de utilizar una forma de energía de calidadadecuada al uso que se necesita: el paradigma de despil-farro de energía lo representa el calefactor eléctrico, queutiliza directamente “calor de temperatura infinita” paragenerar unas pocas decenas de grados.

En particular se tiene que evitar lo más posible la trans-formación de las energías eléctrica y mecánica en calor.Por esto se habla de los usos obligados de la energíaeléctrica, o sea, aquellos en que esta energía es insusti-tuible; he aquí por qué insistimos tanto en el abasteci-miento de agua por gravedad, y la producción de calorcon fuentes renovables de energía.

Desde el mismo punto de vista se puede concluir que¡el uso que se hace de una energía de calidad tan altacomo la nuclear en los reactores térmicos aparece deeficiencia muy baja!.

Una forma comparativa sería cómo utilizar una centraltermoeléctrica convencional como fosforera. La tecnologíanuclear es, sin la menor duda, “compleja”, pero no puedeconsiderarse en absoluto una tecnología “avanzada”, puesen principio se basa en la degradación de la energía.

La electricidad al tener mayor calidad como energíapresenta la posibilidad de ser trasladada, acumulada ytransformada en diferentes formas de energía y obtenerde ella resultados que de otra forma resultarían difíciles oimposibles de obtener.

En el mundo contemporáneo la obtención de electrici-dad se hace fundamentalmente a través de la combustióndel petróleo, lo que trae aparejados efectos secundariosque van desde las connotaciones geopolíticas hasta lasde deterioro ambiental.

Los hábitos y las tecnologías de consumo determinanla cantidad de energía que se va a utilizar y los efectossecundarios que estos causan; por ello el uso eficientede la energía se ha convertido en una necesidad a la parque una disciplina de trabajo, que debe ser del conoci-miento de toda la población.

El aspecto más importante que se debe tener en cuen-ta es que el uso de la energía debe ser eficiente, es decir,no generar más de la que se necesita y utilizarla de ma-nera que no se desperdicie.

El calor, por ejemplo, se propaga entre otras de cuatroformas fundamentales: conducción, evaporación, con-vección y radiación.

••••• Conducción: es la forma de propagarse el calor cuan-do los cuerpos están en contacto; es la que nos per-mite sentir la temperatura de un cuerpo al tocarlo,sea este sólido o un fluido, como el aire o el agua.


••••• Evaporación o difusión: es la manera de entregar ca-lor al medio cuando las sustancias que forman loscuerpos o un líquido que lo cubre se evapora; este esel mecanismo por el cual sentimos fresco al estarfrente a un ventilador aunque el aire que se mueveesté a la temperatura ambiente, ya que el sudor alevaporarse absorbe el calor de la piel.

••••• Convección: es la manera de transportar el calor enforma de aire u otro fluido; lo que al estar en contactocon una superficie caliente, el aire calentado se hacemenos denso y asciende; esto da lugar al aire fresco,que a su vez se calienta y asciende; se crea así loque se llama una corriente convectiva. Este principiose utiliza para refrescar los locales con puntales al-tos y propiciar la ventilación natural en locales dondehay fuentes de calor.

••••• Radiación: es la propagación de la energía en forma deradiación electromagnética, lo que hace posible quenos llegue el calor y la luz del sol a través del vacío. Laradiación no necesita del aire ni otro medio parapropagarse, como las anteriores. Además, al ser elaire transparente a la radiación no puede utilizarse paraextraer directamente el calor que un cuerpo o local ganapor este medio. Gracias a esta propiedad de la radia-ción, en altas latitudes se puede emplear la energíatérmica solar a través del efecto invernadero.

Muchos cálculos que implican consumo de energíase hacen en función de la temperatura de bulbo seco,para obtener la temperatura del cuerpo. Pero el termóme-tro de bulbo seco sólo mide el equilibrio térmico por con-ducción, pues al ser de vidrio no mide el intercambio porevaporación, al ser finito y leerse en forma vertical no haceintercambio por convección, y al poseer un bulbo de mer-curio resulta reflector de la radiación, por lo que tampocomide el intercambio radiante. Sin embargo, nuestro cuer-po es extenso, su piel es húmeda, absorbe y emite radia-ción además de estar en contacto con el aire, de ahí quela temperatura que sentimos no se asemeje a la que mideel termómetro de bulbo seco; no obstante, lo utilizamoscomo referencia para los cálculos energéticos.

3.2 Energía en la Industria: Generación, pér-didas, eficiencia. Plantas y produccióndescentralizada

La eficiencia energética refleja la proporción de energíaque se invierte realmente en la fabricación de un productoy que no se pierde por causa de rendimientos insuficien-tes de los equipos utilizados o por disipación térmica.

Se trata, por tanto, de un concepto susceptible de mejo-ra que redunda en un ahorro energético, que unido a unapotenciación del uso de los recursos renovables se acercamás a una gestión sostenible de nuestro planeta.El aumento de la eficiencia energética durante los próximosveinte años permitirá que “la cantidad de energía primariarequerida para un servicio dado pueda ser reducida, de for-ma rentable, entre 25 y 35 % en los países industrializados”.Y el ahorro podría llegar hasta 45 % en los países en desa-rrollo donde existen máquinas y equipamientos obsoletos,según el informe de la Organización de Naciones Unidas(ONU). Es decir, se podrá seguir funcionando como hastaahora con la mitad o, al menos, dos terceras partes de laenergía que se emplea en la actualidad.

3.2.1 La electricidad desde el generador hastasu hogar

Para poder disfrutar de la electricidad en nuestro hogar,oficina o empresa ésta realiza un complejo recorrido des-de los lugares donde se produce y pasa por diferentesetapas hasta llegar finalmente a nuestras manos, en for-ma de luz, sonido, agua caliente o fría, etcétera.

Todo este recorrido desde su generación hasta su en-trega final se efectúa en lo que se denomina sistema depotencia.

El sistema de potencia se encuentra dividido en cua-tro partes fundamentales, como son: generación, trans-misión, subtransmisión y distribución.

3.2.2 Generación

Habitualmente la generación industrial de electricidad sehace con grandes centrales, o sea, aquellas que produ-cen gran cantidad de energía eléctrica y se contraponena las descentralizadas, que solo producen la necesariaen lugares localizados; se pueden encontrar sistemas degeneración de electricidad a pequeña escala utilizandolos mismos principios físicos.

En las grandes plantas se realiza la transferencia de ener-gía potencial, térmica, química, eólica (del viento), nuclear,etc., en energía mecánica, y esta en energía eléctrica. Paraello se emplean gigantescos generadores que funcionan demanera similar a los motores, pero en forma inversa; estosignifica que mientras a un motor se inyecta energía eléctri-ca para transformarla en energía cinética (movimiento), alos generadores de alguna manera es necesario entregarleenergía cinética (mover su eje) para transformarla en ener-gía eléctrica y así producir electricidad.

Entre las plantas generadoras de electricidad másgeneralizadas están las hidroeléctricas, las termoeléc-tricas, las plantas diesel, las electronucleares, ademásde plantas eólicas, solar fotovoltaicas y solar térmicas,entre otras.

3.2.3 Transmisión

Toda la electricidad producida en los centros de genera-ción se debe enviar hacia los grandes lugares poblados,que por lo general se encuentran bastante alejados unodel otro y con vistas a atravesar estas distancias, cruzarmontañas, ríos y lagos se utilizan grandes torres metáli-cas para sujetar los cables que la trasladan; esta es laetapa que denominamos transmisión. Para realizar estalabor de forma eficiente se eleva la tensión eléctrica cono-cida como voltaje, por medio de transformadores, a valo-res entre 230 kV y 765 kV.

3.2.4 Subtransmisión

A fin de poder manipular la electricidad, es necesario re-ducir la tensión a valores 34,5 kV y 115 kV, por medio detransformadores reductores, lo que facilita la entrega deenergía a su paso y hace más sencillo dirigir la electrici-dad hacia los centros industriales y residenciales de lasgrandes ciudades, al poder usar estructuras metálicas demenores dimensiones. Esto se identifica como etapa desubtransmisión.

Existen otros autores que consideran el nivel de voltajede 115 kV como de transmisión, por lo que podrá encon-trarse en algunos textos esta diferencia sin que ello signifi-que un error, sino más bien una diferencia de criterios.

3.2.5 Distribución

Finalmente, y para poder llegar a los hogares, centroscomerciales, instalaciones sociales, culturales de salude industrias, se vuelve a reducir el voltaje a valores de13,8 kV y menores, por medio de transformadoresreductores.

Los lugares donde se colocan los transformadores, biensea para elevar o reducir el voltaje, se conocen comosubestaciones eléctricas. Esta fase se conoce como eta-pa de distribución, donde se reduce el voltaje a valorescomerciales (120 V, 240 V, 440 V), por medio de transfor-madores instalados directamente en los postes que nor-malmente vemos en las calles y los cilindros que se obser-van colgados en algunos de ellos (denominados transfor-madores); los cables que parten de los postes hacia cadacasa, comercio o industria y los equipos contadores deenergía (medidores) son los componentes de la fase dedistribución y los últimos en la carrera de la electricidaddesde el generador hasta nuestro hogar.

3.2.6 Pérdidas de energía

A lo largo de todo el proceso descrito ocurren pérdidas en lageneración, transmisión, distribución y uso de la energía.

En las centrales o plantas que utilizan la combustión,como las termoeléctricas de carbón petróleo o diesel, hayuna cantidad de calor que no se puede aprovechar direc-tamente en forma de energía útil, también se transforma

la energía nuclear en calor, una parte importante del cualse disipa y disminuye la cantidad de energía que se pue-de transformar en electricidad.

Durante la transmisión ocurren también pérdidas pordisipación de calor, radiación inductiva, falsos contactosy otras en la transformación, la distribución y cambios delvalor de las tensiones y finalmente el uso adecuado o node la energía eléctrica provocan que se manifiesten comocargas fantasmas y malos hábitos de consumo. Una for-ma de reducir estas pérdidas es el establecimiento cons-ciente de programas de ahorro.

Cualquier programa que pretenda alcanzar los objeti-vos y metas planteadas en su implementación inicial re-quiere la ejecución de diferentes etapas básicas, sin lascuales el aprovechamiento de los recursos (humanos yeconómicos) dedicados a él mismo pueden no ser ópti-mos. Dicho plan se puede realizar a distintas escalas yen diferentes tipos de actividad en la sociedad, desde eltrabajo en las industrias, centros de investigación, em-presas, en el sistema educacional, de salud, de la defen-sa o la cultura.

Las etapas para la aplicación del ahorro son: compro-misos, recolección de datos, diagnóstico energético, for-mación del personal, planificación del presupuesto parainversiones, realización de proyectos y seguimiento, con-trol y evaluación.

3.3 Energía en las edificaciones

Los edificios tienen un flujo de energía que está dado porel intercambio energético con el medio, el suministro deelectricidad, combustibles y la energía necesaria pararealizar funciones propias de cada edificación, de acuer-do con su finalidad.

En estos lugares se consume fundamentalmente enla obtención de confort, iluminación, comunicación, cli-matización, refrigeración, ventilación, cocina, lavado, en-tretenimiento, información, seguridad, motores (eleva-dores, bombeo de agua, puertas), entre otros. Tambiénhay un consumo importante en edificaciones que brin-dan servicios especializados, como hospitales (dondehay dispositivos médicos, estufas, autoclaves, etc.),hoteles, laboratorios, unidades militares, centros de in-vestigación, fábricas.

El diseño de los edificios y su concepción general pue-de ayudar a realizar un consumo eficiente de la energía.En Cuba se ha elaborado un cuerpo de documentosnormalizativos para regular el plano de las edificacionescon el objetivo de que éstas resulten más económicas,confortables y eficientes; por ejemplo, en la Norma cuba-na NC 166: 2002 se menciona lo que se debe tener encuenta esbozar el ambiente interior de los edificios, tantolos requisitos ambientales como los conceptos de dise-ño para cumplirlos y la interrelación de ambos con losaspectos de eficiencia energética y sustentabilidad.

Para lograr esto se tendrán en cuenta, entre otros, elclima exterior, el contexto o entorno , el tipo de edificio,su posible uso y requerimientos del usuario, las tecnolo-gías y materiales de construcción, el costo inicial y deexplotación, los impactos ambientales que puede provo-car, así como otras normas y regulaciones existentes.Se determinarán los cuatro componentes del ambienteinterior (calidad del aire, ambiente térmico, acústico y vi-sual), los factores antes mencionados, y se definirán lasinteracciones con el diseño eficientemente energético ylos sistemas de control.

Se puede afirmar que la legislación vigente en nuestropaís contempla los aspectos de la eficiencia energética yel diseño adecuado de los edificios, y si algunas edifica-ciones no reúnen los requisitos para la eficiencia no espor falta de reglamentaciones, sino por el incumplimientode estas por el hombre.

3.3.1 Clima y situación meteorológica en lasconstrucciones

Las construcciones donde habita y desarrolla sus activi-dades la humanidad tienen, entre otros objetivos, el deresguardar al hombre, de los cambios ambientales del


entorno, muchos de los cuales están determinados por lascondiciones meteorológicas, los que se tienen en cuentapor los proyectistas, ya que se necesitan requerimientosdiversos para lograr sus objetivos, y cada cultura a lo largode la historia y en diferentes lugares del planeta para aco-meter una expresión arquitectónica acorde con las carac-terísticas tanto de sus tradiciones como del clima.

En los países tropicales con clima cálido húmedo ysubhúmedo, como el de Cuba, se requiere de amplia ven-tilación, áreas de sombra para proteger de la fuerte inso-lación y sistemas de escurrimiento de las aguas en lasépocas de lluvia.

Información climáticaEl proyectista está interesado específicamente en aque-llos aspectos del clima que afectan el confort humano yel uso de los edificios. Estos incluyen promedios, cam-bios y temperaturas extremas, las diferencias de tempe-ratura entre el día y la noche (amplitud diaria), humedad,condiciones del cielo, radiación absorbida y emitida, pre-cipitaciones y su distribución, movimientos del aire y si-tuaciones especiales, tales como vientos alisios,turbonadas, tormentas de polvo y huracanes.Los registros climáticos, tal y como los utilizan los aero-puertos y las oficinas meteorológicas, no han sidoconcebidos para ser usados por los proyectistas.Ellos analizan la información climática y la presentande forma que les permita identificar aquellos hechos be-neficiosos o nocivos a los futuros ocupantes de suedificación, incluyendo desde la rentabilidad del edificiohasta las condiciones del microclima interior, todo estodurante la vida útil del mismo.

Balance energéticoEl concepto de balance energético se asocia al resultadoentre la energía que entra al edificio en diferentes formas,la que sale de él y el resultado en cuanto a consumo,obtención de confort, duración e impacto sobre el edifi-cio y su entorno.

La entrada de energía se analiza por diferentes discipli-nas y muchas veces se realiza de forma parcial sin teneren cuenta los otros factores que entran a desempeñar supapel en el sistema. Por ejemplo, desde el punto de vistade la climatización se estudian las cargas térmicas sobreel inmueble y sobre la base de esto se diseñan las cargasde frío y qué equipos se van a instalar para lograr las tem-peraturas de diseño en los locales interiores.

Cuando se hace este análisis, en pocas ocasiones setiene en cuenta el efecto que causa sobre el entorno elcalor excedente o los efectos que provoca el acristalamientoexcesivo. En los cálculos muchas veces se considera quecon el aire frío se puede extraer el calor por radiación, yaque se trabaja con los equivalentes térmicos y no con eltipo de agente que produce el calentamiento.

Al analizar la carga térmica en una edificación se de-ben observar las diferentes fuentes que producen el exce-so de calor, como son: la carga térmica solar, por perso-nas, iluminación, tecnologías, entradas de aire caliente;por entalpía de sustancias que se enfrían en el local o quedesprenden calor hacia él, como las cocinas, las parrillasde los refrigeradores, etcétera.

Un análisis del balance energético de los edificios per-mite una mayor eficiencia en el uso de la energía, unamayor economía en el consumo y poder obtener de for-ma más económica el confort deseado.

3.3.2 Confort

Uno de los objetivos al efectuar las construcciones esalcanzar el estado de bienestar que permite realizar unafunción determinada con el consumo óptimo de energía;así, para cada función o actividad el concepto de confort ysus requerimientos son diferentes.

Los parámetros y variables que influyen en él: la tem-peratura, humedad, iluminación y colores; la velocidad delviento o el aire alrededor de las personas, el nivel de rui-do, la calidad del aire, las vibraciones o sacudidas, laincidencia de radiación, acceso a las comodidades parael descanso o satisfacer las necesidades fisiológicas; lasdimensiones y textura de los locales, muebles y objetos.

3.4 Energía en las edificaciones. Iluminación.Iluminación natural. Materiales y dispo-sitivos

La luz es un prerrequisito de la visión; la parte del espec-tro luminoso a la cual es sensible el ojo recibe el nombrede luz visible y se expande desde el rojo hasta violeta;más allá de estos colores se extienden las radiacionesinvisibles al ojo humano: el infrarrojo y el ultravioleta.

La visión es una vía de captar información que usacomo base la parte visible del espectro de radiación elec-tromagnética.

La visión humana ha evolucionado a partir de la radia-ción directa solar y la luz difusa de la bóveda celeste, porlo que el ojo humano es más sensible a una parte delespectro luminoso compuesta por las características deambas fuentes.

Los colores del espectro se dispersan de manera dife-rente y con los rayos de color rojo los que menos desvia-ción sufren, por eso en las señales de peligro las luces deadvertencia son de color rojo. Este mismo efecto es el quenos hace ver rojo el sol al amanecer y al atardecer.

Para tener una buena visión es necesario poseer unacombinación de factores, entre los que se encuentra labuena salud visual, lo cual se traduce en una buena vista,condiciones de transparencia del aire, acceso a los obje-tos que se van a observar y un buen nivel de iluminación.

3.4.1 Eficiencia visual

Los niveles luminosos en los que el ojo trabaja con mayoreficiencia dependen de las funciones que se vayan a rea-lizar con la vista, y el período de adaptación al nivel lumi-noso predominante; en la mayoría de los casos mientrasmayor es la iluminación mejor se pueden distinguir losobjetos y la vista está adaptada a observar los objetosaún bajo el sol de mediodía en días claros y al atardecero con la luz de la Luna en cuarto menguante, aunqueambas condiciones son extremas.

3.4.2 Campo visual

El campo visual normal de una persona media, sin moverla cabeza y mirando al frente, se extiende en la horizontalhacia un ángulo de 180º, y en la vertical, de 120º; dentro deestos límites la concentración de la atención va a un cam-po de aproximadamente 40º y la mayor definición y la aten-ción principal al observar ocurre en el llamado campo cen-tral u objeto visual que se limita a dos grados.

El confort y la eficiencia visual pueden lograrse median-te el control de las luminancias dentro del campo visual.

3.4.3 Clima luminoso

Se denomina clima luminoso a las condiciones promediode la iluminación natural exterior; estas se producen en ellugar por la acción conjunta de la luz solar directa, la luzdifusa de la bóveda celeste y además por la luz que serefleja en las superficies del entorno.

La primera fuente de iluminación natural es el Sol. Ladisponibilidad de luz diurna durante el verano es muchomayor que durante el invierno, por lo que se hace muycómodo la adopción del horario de verano.

3.4.4 Propiedades luminosas de los cuerpos ylos materiales

Los materiales utilizados en la construcción y los cuer-pos en general se caracterizan por su capacidad de refle-jar, absorber o transmitir el flujo luminoso incidente.

La reflexión puede ser: especular, difusa y semidifusa;se representa por el coeficiente de reflexión ro (ρ) que varíaentre 0 y 1 y es la relación entre la intensidad del flujoluminoso reflejado sobre la intensidad del flujo incidente.

• Reflexión especular: es la realizada por una superfi-cie pulida como un espejo; en ella el rayo incidentese refleja en forma de un rayo concentrado en un án-gulo igual al de incidencia.

• Reflexión difusa: se produce una difusión de la radia-ción incidente en todas direcciones, como al incidirla luz sobre una superficie mate.

• Reflexión semidifusa: se encuentra entre las dos an-teriores y en ella el rayo se dispersa, pero mantienela mayor parte de la radiación reflejada en la direc-ción que tendría si la reflexión fuera especular.

Cuando un material es transparente o translúcido, dejapasar la radiación a través de él. Se expresa como el coefi-ciente de transmisión tau (t) y su valor también va de 0 a 1.

Los cuerpos pueden ser con respecto a la transmi-sión:

• Transparentes: son los que dejan ver con nitidez losobjetos.

• Opacos: no dejan pasar la luz.• Translúcidos: producen dispersión de la luz que los

atraviesa.

La absorción (a) representa la parte de la radiaciónque es absorbida por el material. Además, tanto la re-flexión, transmisión y la absorción pueden presentar se-lectividad espectral.

La luz que incide sobre un cuerpo o sustancia dadapuede así ser reflejada, transmitida o absorbida, enton-ces la suma de los tres factores debe ser igual a uno.

ρ + τ+ a = 1

3.4.5 Confort visual

El confort visual se produce cuando se obtiene una buenavisión y rápida distinción del objeto de trabajo con el mí-nimo de fatiga visual.

El nivel de iluminación es la intensidad de la misma conrespecto a otra que sirve de referencia. Se mide medianteel coeficiente de iluminación natural o factor de día.

3.4.6 Calidad de la iluminaciónEn ella influyen varios factores: uniformidad de la ilumina-ción, contraste, deslumbramiento dirección de los rayosluminosos.

La falta de uniformidad ocurre cuando dentro de unlocal hay diferencias muy notables de los niveles de ilu-minación.

Por ejemplo, en un local con iluminación natural, mien-tras más alta se coloque la ventana más uniforme será laluminosidad. Si las ventanas son más anchas que altas(apaisadas) también será más uniforme, mientras que lasventanas esbeltas, o sea, más altas que anchas produ-cen franjas de alta iluminación y alternadas con zonasoscuras entre las ventanas.

El deslumbramiento ocurre cuando una fuente de luznatural o artificial no deseada incide dentro del campovisual de la persona: la presencia de lámparas que inci-dan sobre los ojos, reflexiones molestas. Para evitarlo serecomienda el uso de protección solar, pintar las venta-nas de colores claros, etcétera.

Se obtiene confort en caso de contraste cuando laluminancia del objeto de trabajo es mayor que la del fon-do inmediato y esta a su vez mayor que la del entorno, osea la del local.

3.4.7 Coeficiente de iluminación natural o fac-tor de día

Como el nivel luminoso exterior varía a cada momento, noresulta conveniente hablar de valores absolutos de la ilu-minación; se usa entonces el factor de día, que se definecomo la relación entre la iluminación exterior respecto ala proveniente de la bóveda celeste y la que se obtiene encada punto del interior del local. Esta relación se expre-sa en por ciento y se utiliza como medida de la ilumina-ción natural.

El valor de iluminación natural para los proyectos setoma en Cuba como 13 000 lx; porque es el que corres-ponde a una hora después de la salida del sol y una horaantes de la puesta, pero aumenta durante el resto del lashoras soleadas del día.


La iluminación natural en el interior de los locales selogra por la entrada de la luz a través de ventanas,lucernarios, claraboyas y conductos de iluminación, ypuede ser lateral cuando las entradas de luz están en lasparedes, cenital si la luz proviene del techo o combinadacuando se usan ambas.

3.4.8 Contaminación lumínica

Se da el nombre de contaminación lumínica a la difu-sión de luz artificial en direcciones y espacios a losque no está destinada. Su origen se debe a dos fenó-menos distintos:

• La reflexión de la luz sobre las zonas iluminadas.Esta reflexión es necesaria, pues lo que nuestros ojosven es precisamente la “luz reflejada” (luminancia) porlas superficies iluminadas.

• La emisión de luz en direcciones no coincidentes conla zona que se va a iluminar.

Esta emisión puede deberse a la imposibilidad de efec-tuar un control preciso del haz luminoso y, en ocasiones, adeficiencias en el diseño de los sistemas de iluminación.

Otro motivo para incidir en la contaminación lumínicaes el consumo energético que implica, pues toda esa luzha procesado un consumo energético que no se funda-menta en objetivos de servicio, sino al contrario, de des-perdicio.

La iluminación diurna más conveniente es la natu-ral, ya que toda luz encendida en horas del día es underroche de energía y los colores de los revestimientosinteriores de paredes o techos tienen gran influencia ensu difusión, pues si son claros la reflejan y provocan suhomogénea distribución.

La iluminación artificial disipa calor, que constituye unfactor muy importante en el aumento de la capacidad delos equipos de aire acondicionado en verano; ese calortampoco puede ser aprovechado en invierno en países dealtas latitudes para reducir la carga de calefacción por-que, como es calor eléctrico, es muy costoso.

El consumo de una lámpara de filamento incandes-cente tiene una baja eficiencia, y se pierde la mayorparte de la energía consumida en forma de calor. Esmuy conveniente el empleo de lámparas de alta eficien-cia por su poder lumínico, menor consumo y mayor vidaútil. Las lámparas fluorescentes compactas electróni-cas, además de aportar una calidad de luz ambientalson fundamentales por su bajo consumo en aquellos lu-gares donde se necesite un alumbrado con largos perío-dos de encendido.

La distribución de las fuentes de luz es de gran signi-ficación dado que su buena ubicación y sectorización fa-cilitan el control por área para iluminar adecuadamentesólo los lugares que se necesitan. Debe tenerse en cuen-ta en la operación lo siguiente:

1. Limpiar periódicamente las luminarias.2. Apagar las luces innecesarias.3. Evaluar la posibilidad de emplear luz natural.4. Instalar superficies reflectoras para direccionar e in-

crementar la iluminación y posibilitar la reducción delámparas.

5. Seleccionar adecuadamente lámparas de acuerdo conel tipo de actividad.

Seleccionar adecuadamente lámparas de acuerdo conel tipo de actividad.

3.5 Energía en las edificaciones. Ventilación.Ventilación natural. Dispositivos

Se entiende por ventilación el proceso de suministro orenovación de aire mediante medios naturales o mecáni-cos desde cualquier espacio o hacia él. El aire puede ono haber sido acondicionado.

3.5.1 La calidad del aire

Se puede estar sin comer como promedio hasta cincodías, sin tomar agua hasta tres días, pero sin respirarsólo unos pocos minutos bastan para causar la muerte.Sin embargo, el rechazo a un aire con baja calidad no sehace tan manifiesto como el rechazo a comidas o aguade baja calidad. Nadie comería alimentos en mal estadoo que estén contaminados; el agua se exige que sea lim-pia y transparente, sin un sabor específico. Sin embargo,el aire es contaminado por el humo, olores, polvo y vapo-res de las más diversas sustancias, muchas de ellas tóxi-cas; en muy pocos casos se hace algún intento de evitaresto, tomemos como ejemplo lo extendido que está elhábito de fumar.

Al hablar de la calidad del aire existen normas relati-vas a la salud que especifican cuáles son las concentra-ciones aceptadas de ciertas sustancias para que no afec-ten la salud. Las normas o disposiciones relativas a losrequerimientos del cambio climático o el calentamientoglobal especifican las cuotas de emisión de gases de efec-to invernadero, que además de ser contaminantes en elsentido de su efecto tóxico también tienen un efecto ener-gético en específico relacionado con la radiación que pro-duce oscurecimiento y calentamiento excesivo de la at-mósfera.

En el caso de las edificaciones la ventilación tiene di-ferentes objetivos: balance térmico e higiénico-sanitario,confort, difusión de contaminantes y difusión de olores.

Una de las formas de intercambio de energía del edifi-cio es la ventilación. La presencia del aire influye en elbalance térmico en tres de las formas de propagación delcalor más conocidas: evaporación, conducción yconvección.

El principio físico del movimiento del aire es la dife-rencia de presión; ésta puede aparecer de al menos dosformas principales: por efectos mecánicos y por efectostérmicos.

3.5.2 Ventilación natural

Cuando no se utilizan dispositivos que consuman energíaeléctrica o algún combustible y el movimiento del aire escausado sólo por las características energéticas,geométricas y de ubicación y orientación, así como de laincidencia del viento, se dice que estamos en presenciade la ventilación natural.

3.5.3 Ventiladores y mecanismos de ventilaciónforzada

Entre los dispositivos para la ventilación forzada se ha-llan: extractores, ventiladores y duchas de aire. Estos dis-positivos por la rotación de las aspas crean una diferenciade presión al desplazar el aire que produce el flujo o ven-tilación donde se encuentren.

Los ventiladores de mesa, por ejemplo, tienen comoobjetivo crear turbulencia y el movimiento del aire a bajavelocidad para propiciar la evaporación, mientras que losextractores y las duchas de aire sirven para ayudar alcambio de aire en los locales en un caso por medio de laextracción y en el otro por la inyección de aire.

3.5.4 Condiciones de contorno

La energía que se va a utilizar para lograr el efecto desea-do de la ventilación dependerá de las condiciones inicia-les y de contorno. Así, para refrescar un lugar es másadecuado utilizar el aire fresco a menor temperatura quela interior.

No siempre esto se logra, pues en la mañana el airees más fresco en el exterior del local que en el interior,pero a medida que sube la temperatura externa el aire delexterior puede llegar a ser superior al del interior, en de-pendencia de la carga térmica que exista en el interior.

Como la energía ni se crea ni se destruye, el calor quese extraiga de un lugar será enviado a otro, casi siempreal exterior o a los pasillos; si lo dirigimos a los lugaresdonde toman el aire los equipos de ventilación y aire acon-

dicionado se introduce una carga extra de trabajo quehará que se consuma más energía.

En la Norma Cubana que hace referencia al diseño dela ventilación se recomienda que en los locales se tengaen cuenta lo siguiente:

••••• El área libre total mínima para ventilación natural encada espacio estará entre 15-20 % del área de piso.

••••• Como mínimo deben disponerse dos aberturas ope-rables al exterior en paredes adyacentes u opuestas.Se acepta que una de ellas sea abertura fija (louvers).

••••• En una sola pared no debe colocarse más de 70 %del área libre total para la ventilación.

••••• Para espacios con una sola pared al exterior se reco-mienda disponer dos ventanas a cada lado de unapantalla vertical perpendicular a la ventana, pero nodebe situarse más de 70 % del área libre total a unsolo lado de la pantalla.

••••• Es recomendable que las puertas interiores tenganpersianas (u otro tipo de abertura), o un dispositivoque permita mantenerlas abiertas. Este requerimien-to no se aplicará en las puertas de entrada de lashabitaciones de huéspedes de hoteles y moteles.

••••• En locales habitables de la vivienda y en habitacio-nes de huéspedes en hotel o motel con aire acondi-cionado se instalará un ventilador, preferiblemente detecho, y las aberturas de ventilación permitirán em-plear la ventilación natural, la ventilación mecánica oel aire acondicionado en dependencia de la tempera-tura exterior.

••••• Los espacios provistos de instalación para ventilado-res de techo tendrán una salida, como mínimo, porcada 36 m2 de área de piso. Cuando se requiera másde una salida en un espacio, éstas deben ser distri-buidas uniformemente a través del local. Deberá ins-talarse el control del ventilador en un lugar asequible.

Se exceptúan las cocinas y aquellos espacios queempleen diseños específicos de ventilación natural, siem-pre que se demuestre que cuenta con condiciones ade-cuadas de movimiento de aire, temperatura y humedadpara el confort humano.

Para minimizar la infiltración o fuga de aire en los espa-cios con aire acondicionado deberá cumplirse lo siguiente:

••••• Los cierres de vanos en espacios que funcionan conaire acondicionado tendrán cierre hermético para ga-rantizar una infiltración o fuga de aire mínima.

••••• Los cierres de vanos que puedan cerrarse, pero noherméticamente, tales como ventanas, de persianas,no pueden constituir más del dos por ciento del áreade la pared que conforma el espacio.

••••• Las entradas a los edificios de uso público con aireacondicionado deben tener cierre automático para mi-nimizar la infiltración o fuga de aire.

••••• Las juntas exteriores, grietas y huecos en los com-ponentes de la envolvente del edificio con aire acondi-cionado deben ser sellados para evitar la infiltración ofuga de aire.

3.6 Edificios. Protección solar. Sombra, ele-mentos opacos, transparentes y translú-cidos. Dispositivos de energía solar

La radiación solar al incidir sobre las edificaciones produ-ce un aumento de la carga térmica.

Al incidir sobre los elementos opacos ocasiona unaganancia de calor en función de las características de losmateriales. Los elementos transparentes crean efecto in-vernadero, ya que al dejar pasar la radiación causan elcalentamiento en el interior de los locales; en esto influ-yen las características de dichos materiales. Latransmitancia o transparencia de los materiales, así comola coloración, influyen sobre la parte de la radiación quepasa al interior del local.

En los vidrios es selectiva y no deja salir la radiacióninfrarroja. Lo que se debe evitar es la penetración de losrayos directos del sol a través de los paños de vidrio fijo,


pues una vez que la radiación penetra en el local apareceel efecto invernadero y el calor excesivo no se puede eli-minar sólo con la ventilación.

Se hace necesario proteger las construcciones delasoleamiento excesivo y dejar que penetre la radiaciónen los momentos necesarios. Para esto se debe conocerla trayectoria solar y aprovecharla para la orientacióncorrecta de los edificios, el diseño de los elementos desombra quiebrasoles, aleros, galerías, así como disposi-tivos para la iluminación natural, lo cual se logra no con lapenetración de los rayos directos del sol, sino con la en-trada de la luz difusa proveniente de la bóveda celeste oreflejada en las superficies de los edificios o accidentesdel entorno que rodean el edificio.

Cuba se encuentra entre los 750 y 850 de longitud Oestey los 200 y 230 de latitud Norte (Fig. 13).

Fig. 13. Posición de Cuba.

Debido a la inclinación del eje terrestre en su rotacióndiaria, los días en el verano son más largos que en elinvierno, la trayectoria solar es más alta en verano y másbaja en invierno en la latitud de Cuba. La trayectoria solarse representa en un gráfico polar en el que se proyectanla bóveda celeste y las direcciones posibles.

Durante el año hay dos momentos extremos en la al-tura de la trayectoria solar, estas se dan en los solsticios(Fig. 14).

Fig. 14. Trayectoria solar en Ciudad de La Habana.

Cada fachada tiene sobre ella una incidencia diferentedel sol; por eso no todas las fachadas deben recibir elmismo tratamiento al sombrearlo.

La fachada Sur es la más castigada por el sol duranteel día. Mientras que las fachadas Este y Oeste sólo reci-ben la radiación solar en la mitad del período de Sol. Lafachada Norte por su parte sólo recibe los rayos directosdel Sol en el verano tarde en la tarde y temprano en lamañana. El diagrama solar permite orientar adecuadamen-te las construcciones, conocer el ángulo solar en cadamomento del año y diseñar los elementos de sombra, asícomo orientar los paneles solares y otros dispositivosque usan la radiación solar.

3.6.1 El vestuario

La protección solar no se limita sólo a los edificios, sinoabarca también la protección de la visión y la del cuerpo através de la ropa.

La capacidad calorífica de los materiales produce unfenómeno llamado inercia térmica que se manifiesta comoun retardo del aumento de temperatura.

3.6.2 Pantallas solares

Dispositivos de sombra localizados en un plano exterioral cierre del vano vertical. Pueden ser las pantallas sola-res horizontales (elementos externos fijos o móviles queprotegen el cierre de vano vertical de los rayos directosdel Sol. Se proyectan hacia el exterior del edificio y soncolocados en el borde superior del vano o fraccionados entoda la altura como elementos paralelos y extendidoshorizontalmente hasta ambos extremos de la ventana), ylas pantallas solares verticales, elementos externos fijoso móviles que protegen el vano de los rayos directos delSol. Se proyectan hacia el exterior del edificio vertical-mente al menos desde la parte más baja hasta la másalta del vano para bloquear la entrada de los rayos sola-res o fraccionados a todo lo ancho del vano como ele-mentos paralelos.

La protección solar es una actividad en la que se pue-de eliminar una gran parte del consumo de energía enclimas tropicales. Al mismo tiempo los estudios para loselementos de sombra y asoleamiento ayudan a la orien-tación de los elementos de energía solar, panelesfotovoltaicos, secadores y colectores solares.

3.7 Consumo energético en el hogar. La ofi-cina y la industria. Medidas de ahorro

¿En qué se gasta la energía?. Esta es una pregunta quenos hacemos cuando se habla de ahorro. Se promuevehacer un uso eficiente de la energía.La cuestión planteada es cómo realizar todas las accio-nes que necesitan de la energía y hacerlo con la mayoreficiencia posible.

Así, el objetivo no es encender una luz, sino estar ilu-minado; no es prender el ventilador o el aire acondiciona-do, sino tener la temperatura de confort.

Por eso no es el ahorro de la energía, el consumo deenergía o la generación de un tipo de energía lo que sedebe convertir en nuestro objetivo, sino el fin último quese persigue, o sea, la iluminación para leer, el confortpara realizar cualquier acción, la comida cocinada, la co-municación y la información, por citar algunas de las ac-tividades.

El uso eficiente de la energía no consiste entonces enusar el bombillo ahorrador, sino disponer de la ilumina-ción adecuada para cada acción. Se han visto bombillosahorradores colocados en exceso en lugares donde nose realiza ninguna actividad que necesite esa iluminación.

Hay que encontrar entonces los aspectos del uso efi-ciente de energía:

1. ¿Qué energía usar y para que cosa?.2. ¿Cuáles son los horarios de consumo?.3. ¿Se deben conocer los equivalentes energéticos?.4. Implantar hábitos energéticos.5. Evitar las cargas fantasmas.

Si se conoce qué es la energía, cómo se produce,cómo se transforma, de dónde sale y hacia dónde va,haremos un uso mejor de ella.

Usar la energía de forma más adecuada resulta mu-cho mejor que ahorrarla.

3.7.1 Transformaciones de la energía

En el hogar y el trabajo la energía se usa para iluminar,ventilar, enfriar, cocinar, calentar, bombear agua, comuni-carnos, informarnos, activar los sistemas de dispositivosinformáticos. Una parte considerable que se utiliza en lacasa y el trabajo viene en forma de electricidad.

La electricidad, como energía de alta calidad, tiene laposibilidad de transformarse en otras muchas formas. Poreso es que resulta tan cómoda de usar, tanto que mu-chas veces se emplea innecesariamente, cuando se po-dría aprovechar otra más accesible y que no consumacombustibles fósiles.

3.7.2 Suministro de agua y salideros

Una de las actividades que más energía consume en lasconstrucciones humanas es el suministro de agua. Sin em-bargo, los salideros no solo son una pérdida de agua, sinotambién de energía, pues obliga a bombear el agua nueva-mente, y causa un consumo excesivo de electricidad, asíel ahorro de agua es también un ahorro de energía.

3.7.3 Cargas fantasmas

Muchos equipos están provistos de relojes, memoria,control remoto, sistemas de encendido instantáneo,microprocesadores y transformadores a la entrada, queconsumen electricidad mientras estén conectados a lared. Y aunque esas cargas fantasmas parecen ser, y dehecho son muy pequeñas, su consumo es acumulativo.Algunos son fáciles de localizar, pues muestran una pan-talla encendida con un reloj o un indicador de que estáconectado a la línea.

Entre los equipos que cuando están apagados no indi-can que están consumiendo se encuentran: los televisoresde encendido instantáneo, vídeo-caseteras, equipos de mú-sica, fuentes de respaldo para computadoras, com-putadoras, calculadoras, impresoras, máquinas de escri-bir eléctricas, faxes, fotocopiadoras y cualquier dispositivoque emplee esos pequeños transformadores o eliminadoresde baterías que consumen electricidad solo de conectar-se, porque poseen un transformador con un primario a laentrada por el que siempre circula la corriente.

3.7.4 Aire acondicionado

En muchas oficinas, para garantizar la seguridad contrarobos de los aparatos acondicionadores de aire, se po-nen a tributar hacia los pasillos interiores por los que nose puede transitar por la elevada temperatura y la falta deventilación.

Cuando un aparato de aire acondicionado toma el airecaliente expulsado por otro equipo tiene que trabajar eldoble que cuando lo toma del exterior, que puede estarlimpio y fresco si se ha utilizado una forma correcta decolocar la entrada de aire.

Una buena colocación y explotación de un aparato deaire acondicionado permite ahorrar la energía que ésteconsume. Si la diferencia de temperatura con el exteriorno es excesiva se evitan los choques térmicos y un con-sumo excesivo de energía, lo que alarga la vida del equipoy la calidad del aire en el interior.

Por cada grado Celsius o centígrado que baja la tem-peratura en un sistema de aire acondicionado el consu-mo crece entre 15 y 20 %.

3.7.5 Ahorrar con la luz

El consumo energético tiene un componente apreciableen el uso que se hace de él para producir iluminación.Muchas veces al tomar medidas para ahorrar se produ-cen errores que aumentan el consumo, se disminuye elbienestar visual y se ocasionan daños de tipo permanen-te a instalaciones y construcciones.


3.7.6 Disponibilidad de luz diurna

Una de las mejores formas de ahorrar electricidad en cuantoa la iluminación es el aprovechamiento de la luz diurna oluz natural; para esto se deben tener en cuenta, entreotras cosas, cuántas horas de luz natural están disponi-bles durante el día; dónde y cómo situar las ventanas ylucernarios; por dónde le entra la luz a los locales quenos interesan; si entran los rayos directos del Sol; ubica-ción de los puestos de trabajo o de estar, etc. Muchasveces encontramos una serie de situaciones negativas.

••••• Pinte las paredes y ventanas de colores claros. Paralas ventanas y el techo se recomienda el color blanco.

••••• En los locales con varias lámparas, como aulas ytalleres, coloque varios interruptores de forma que sepuedan controlar las lámparas individualmente o enfilas paralelas a la fachada donde se encuentran lasventanas.

••••• Evite el uso de las cortinas y en caso de ser necesa-rias, hágalas realmente cortinas, o sea, que puedancorrerse a voluntad; la cortina no protege de la entra-da de la carga térmica, ésta hay que evitarla desdeafuera.

••••• Evite la penetración de los rayos directos del Sol enel local y sobre las áreas de los puestos de trabajo.

••••• No use techos que estén formados completamentepor tejas translúcidas.

••••• Evite los paños de vidrio fijo en las fachadas Sur yOeste.

••••• Lave o limpie periódicamente las lucernas, lasventanas, los bombillos y las lámparas.

Es necesario evitar el gasto excesivo de la energía,no las condiciones que nos dan comodidad. Si hace-mos inversiones que no consuman energía, como lasmencionadas anteriormente, el edificio y el local seránmás económicos durante su vida útil y nuestros ojostambién lo agradecerán.

3.7.7 El horario de verano

La instauración del horario de verano es una de las medi-das que conducen a un ahorro significativo de recursos,principalmente de combustibles fósiles. Esta medida estárelacionada con el aprovechamiento óptimo de la ilumina-ción natural.

No todos los países tienen instaurado el horario deverano, algunos porque tienen gobiernos que no les inte-resa, e incluso ganan con el despilfarro energético. A otros,como los que están situados cerca del ecuador, no leshace falta, y otros por tomar la hora al Este del meridiano,lo que hace que no lo necesiten.

Esta medida se basa en que la duración del día y de lanoche varía con la época del año. Esta variación se hacemayor a medida que el lugar geográfico se aleje más delecuador, tanto hacia el Norte como hacia el Sur.

4: ENERGÍA EN CUBA

4.1 La energía en Cuba en sus tres etapas.Hasta 1959, desde 1959 hasta 1990 y des-de 1990 hasta la actualidad

La producción de energía por el hombre está íntimamenteligada a la estructura del consumo de energía en cadamomento del desarrollo de la humanidad. En general estaestructura de consumo se acostumbra a dividir en: usodoméstico, comercial, industrial, agricultura y transporte.

En un país industrializado actualmente cada uno deestos usos alcanza los siguientes valores típicos:

Uso doméstico y comercial 35 %Industria y agricultura 40 %Transporte 25 %

Está claro que en los comienzos de la sociedad cuba-na el peso fundamental se encontraba en las demandasdomésticas y agrícolas, las cuales podían ser satisfechaspor la energía humana y con el fuego a partir de la leña.

4.1.1 La energía en Cuba hasta enero de 1959.Primera etapa

Los primeros años transcurridos desde la llegada de Cris-tóbal Colón en 1492 tuvieron una estructura de consumoque podía ser satisfecha por la tracción animal y humana,y por el fuego a partir de la leña.

El desarrollo agrícola e industrial, vinculado por su-puesto con la necesidad de crecimiento de la generaciónde energía determinó la aparición de los diferentes tiposde energía en el escenario cubano. Eran la caña, el taba-co y el café las actividades económicas más importantesdel país durante los siglos XVI, XVII, XVIII y XIX. Cuba era unacolonia española pobre y casi despoblada a mitad delsiglo XVI, es decir, unos cincuenta o sesenta años poste-riores al descubrimiento. En ese siglo comenzó la pro-ducción azucarera. Esa actividad experimentó una rápidaexpansión entre finales del siglo XVIII y comienzos del XIX

cuando dos huracanes liquidaron prácticamente las plan-taciones de café. Con anterioridad, Cuba había llegado aser el principal productor y exportador de café en el mundo;los dueños de aquellos cafetales, las tierras y los esclavosimpulsaron el cultivo de la caña, y la isla comenzó a con-vertirse también en el principal productor y exportador deazúcar, sobre la base de miles de pequeños ingenios azu-careros movidos por la tracción animal. Todavía no se usa-ba el vapor. Ya en el siglo XIX comenzaron a introducirsemáquinas y el vapor, y surgieron centrales azucareros conuna producción mucho mayor.

Hacia finales de los años setenta, la mayor cantidadde azúcar se exportaba hacia Estados Unidos, aunquese enviaba una parte a España; por ello, se establecióuna gran dependencia económica con este país, pero Cubacontinuaba subordinada políticamente a España. Estoinfluyó en que los primeros servicios de suministro deenergía que se establecieron en la Isla tuvieran una pro-cedencia norteamericana entre 1889 y 1895 en que co-menzó la última etapa de la guerra de independencia.

Terminada la guerra, la intervención norteamericana de1898 no sólo consolidó la dependencia económicaneocolonial del país, sino que en lo político redujo la Re-pública, instaurada en 1902 a un virtual protectorado delos Estados Unidos. Hasta 1959 se mantuvo esta situa-ción. El triunfo de la Revolución cambió totalmente el pa-norama socio-económico del país, y con ello se inicióotra etapa en el desarrollo de la producción de energía.

Los momentos más interesantes del desarrollo ener-gético de Cuba han sido:

1796: Se usa por primera vez una máquina de vapor paramover un trapiche en el ingenio “Seybabo”.1837: Se inaugura el ferrocarril antes que en el resto deAmérica Latina y España, con la primera línea entre LaHabana y Bejucal.1845: Se inicia el servicio público de alumbrado por gas,en la calle Salud de la capital.1889: El 3 de marzo en La Habana se inicia, a título deexperimento, el alumbrado regular por arco eléctrico delos parques Central e Isabel la Católica, desde la plantade Tallapiedra. El 7 de septiembre se inaugura oficialmen-te el servicio público de alumbrado eléctrico en la ciudadde Cárdenas.1890: Alumbrado eléctrico en las ciudades de Matanzasy Camagüey.1893: Alumbrado eléctrico en la ciudad de Pinar del Río.1898: En diciembre llega a La Habana el primer auto-móvil.1900: Se crea en la Universidad de La Habana la Escuelade Ingenieros, Electricistas y Arquitectos (marzo). Pri-mera línea de tranvías eléctricos en Cuba, entre Guana-bacoa y Regla.1901: En marzo, el primer servicio de tranvías eléctricosen la capital, con planta eléctrica de corriente directa enlas calles Blanco y Colón.

1905: Central eléctrica que le da servicio al barrio de ElVedado, en la capital. 10 de octubre: servicio público dealumbrado eléctrico en Santiago de Cuba.1906-1907: Primer ferrocarril eléctrico interurbano enAmérica Latina que conecta a Güines y Guanajay con suplanta generadora en Rincón de Melones.1908: Tranvía eléctrico en Santiago de Cuba y Camagüey.1911: En Puerto Padre, Las Tunas, el central azucarero“Delicias” posee una planta eléctrica con capacidad sufi-ciente para cubrir sus propias necesidades de alumbradoy fuerza motriz, y la de otros usuarios cercanos.1914: Nueva planta eléctrica en Tallapiedra con unidadesturbogeneradoras, 37,5 MW de capacidad, que genera ydistribuye alrededor de cuarenta mil megawatt hora al año.1916: El alumbrado público de La Habana cuenta con 1 000lámparas de arco, 260 bombillas incandescentes y 5 900mecheros de Auer de gas, además de casi novecientosfaroles de petróleo y alcohol en los barrios rurales.1921-1922: Ferrocarril eléctrico para pasajeros y carga,alimentado por la planta del central azucarero Jersey, a40 km al Este de La Habana. El ferrocarril (todavía enfuncionamiento) va desde la bahía de La Habana hastaMatanzas.1922: Se inaugura la radiodifusión en Cuba.1923: La termoeléctrica de Tallapiedra tiene una capaci-dad total de generación instalada de 75 MW y genera eseaño algo más de sesenta y tres mil doscientos megawatthora, para la ciudad de La Habana, Marianao y Regla.1927: El 10 de diciembre se crea en los Estados Uni-dos, de acuerdo con la legislación del estado de la Flo-rida, la Cuban Electric Company o Compañía Cubana deElectricidad.1928: Monopolio del servicio eléctrico en Cuba por la Com-pañía Cubana de Electricidad, subsidiaria de la American& Foreign Power Co. (subsidiaria a su vez de la ElectricalBond & Share Co.), con 135,4 MW de capacidad de ge-neración, alrededor de 4 500 km de líneas de transmisióny distribución, ocho centrales eléctricas importantes, cua-tro acueductos, algunas plantas de fabricación de hielo, yel sistema de suministro de gas en La Habana. La capa-cidad total de generación de energía eléctrica instaladaen la industria azucarera del país es de 161,5 MW.1930: En septiembre, el inventor francés George Claudeobtiene una potencia eléctrica de cerca de 20 kW al usarla diferencia de temperatura de unos 15 °C entre las aguassuperficiales y profundas de la bahía de Matanzas.1934: El 14 de enero, tras la caída de la dictadura deMachado, el gobierno revolucionario instaurado decreta laintervención de la Compañía Cubana de Electricidad.1950: Se inaugura en Cuba la televisión comercial.1958: La Compañía Cubana de Electricidad tiene una ca-pacidad instalada de casi cuatrocientos treinta megawatty cuenta con unos 10 200 km de líneas de todos los voltajes.Existen otros sesenta sistemas servidos por plantas loca-les, algunos en centrales azucareros. El servicio eléctricollega sólo a 56 % de los 6 500 000 habitantes, y no anumerosas áreas rurales y de baja densidad de población.1959: 1ro. de enero. Triunfo de la Revolución.

4.1.2 La energía en Cuba desde 1959 hasta 1990.Segunda etapa

La segunda etapa hasta 1989 estuvo caracterizada porun sostenido y estable desarrollo basado en la políticaenergética trazada por el Gobierno Revolucionario cuba-no y la contribución en suministros de combustible de lospaíses de Europa del este, en particular la extinta Uniónde Repúblicas Socialistas Soviéticas.

En este período, se llegaron a instalar aproximada-mente cuatro mil megawatt en centrales termoeléctricasen base al petróleo, lo que aseguró el suministro de ener-gía eléctrica por medio de la creación y desarrollo de unSistema Electroenergético Nacional (SEN). Esto permi-tió electrificar 95 % de la población, la cual se incrementóen 1,7 veces con relación a 1958 y aumentó su consumoeléctrico al disponer y emplear de forma mayoritaria dife-rentes equipos electrodomésticos, que han incidido en elmejoramiento de la calidad de vida del cubano.


La capacidad de refinamiento de petróleo se incrementóen casi tres veces con relación a 1958, se amplió el uso dela hidroenergía y también creció la capacidad de genera-ción de energía eléctrica en las fábricas de azúcar. El con-sumo de combustible equivalente en Cuba durante 1988alcanzó 1,5 t por habitante, lo cual triplicó la cifra de 1958.

Se le prestó atención al ahorro de energía, así como ala búsqueda de soluciones energéticas que no dependie-ran del petróleo, a la elevación de la eficiencia energéticay a la preservación del medio ambiente.

Desde 1959 hasta 1989 el desarrollo del país fue con-formándose sobre una estructura económico-productivaexcesivamente dependiente de estas importaciones depetróleo, llevado a ello en lo fundamental por las circuns-tancias de bloqueo económico en que tuvo que empren-der el proceso de desarrollo económico y social, y laintroducción de tecnologías y esquemas de especializa-ción caracterizados por indicadores de eficiencia relati-vamente superiores a sus similares internacionales y conuna elevada intensidad energética, pero que eran los queestaban disponibles.

Esta desventajosa situación en cuanto a la competi-tividad internacional y a su patrón de consumo energéti-co puede ilustrarse en la comparación de algunosindicadores con América Latina, como por ejemplo:

Es obvio que la urgencia de modificar este patrón deconsumo energético ha ocupado el primer plano de lapolítica energética nacional en los últimos años en quese recrudeció severamente la política hostil hacia nuestropaís con las condiciones del bloqueo económico total y ladesaparición, junto con el bloque socialista y la UniónSoviética, de mercados estables y justos para nuestrasproducciones.

Los momentos más interesantes de la energía en Cubaen esta etapa han sido:

1960 (agosto): Nacionalización de la Compañía Cubanade Electricidad, centrales azucareros y otras empresasde identidad norteamericana.Octubre: Nuevo plan de estudios de la carrera universita-ria de Ingeniería Eléctrica.1963 (noviembre): Se celebra en La Habana el PrimerFórum de la Energía Eléctrica, que contó con la presen-cia del Comandante Ernesto Che Guevara.1973: Se inaugura el Sistema Electroenergético Nacional(SEN).1976 (1ro. de enero): Se crea el Departamento de EnergíaSolar del Instituto de Investigación Técnica Fundamental(ININTEF) de la Academia de Ciencias de Cuba.1980: La capacidad total del SEN llega a 2 212 MW.1983: Se crea la Comisión Nacional de Energía.1984 (11 de mayo): Se crea en Santiago de Cuba el Cen-tro de Investigaciones de Energía Solar (CIES).1989: La generación del SEN es de unos 37,2 GWh/día.Se electrifica con energía solar fotovoltaica la comunidadde El Mulato, en Guamá, Santiago de Cuba.

4.1.3 La energía en Cuba a partir de 1991 hastala actualidad. Tercera etapa

La tercera etapa se caracteriza por no contar con un su-ministro suficiente, seguro y barato de combustible, debi-do a las situaciones de combustible señaladas.

Los niveles de importación de combustible fósil en estaetapa han sido reducidos al máximo posible, ya que una

mayor contracción de la importación supondría aceptar lacrítica situación de diversos sectores económicos, enparticular la producción de alimentos y fondos exporta-bles. Por consiguiente, se considera racional mantenerlos actuales niveles de importación y lograr el incrementode la disponibilidad de energía a partir del aumento de lautilización de fuentes nacionales de energía, en primerlugar las renovables, y el aprovechamiento de las reser-vas de eficiencia en el uso de los portadores energéticos.

El reto hoy en Cuba es lograr una mayor independenciaenergética mediante la utilización de todas las fuentes na-cionales de energía y la disminución progresiva de la de-manda de petróleo foráneo, según se expresa en el Pro-grama de Desarrollo de las Fuentes Nacionales de Energíapresentado y aprobado por el Parlamento Cubano en juniode 1993. Este programa debe autofinanciarse con los aho-rros obtenidos de su aplicación, lo que permitirá disponer,a corto plazo, de energía adicional equivalente a unos 2Mmt de combustible convencional, es decir, una terceraparte del combustible que se importa actualmente.

En este programa la eficiencia energética y las fuentesrenovables desempeñan un papel fundamental en la bús-queda de soluciones técnicas y económicas para el desa-rrollo sostenible del país; la biomasa cañera es el compo-nente estratégico, con un aporte estimado de 10 %.

Se consideran los aportes de otras biomasas, el biogás,la hidroenergía, la energía solar y eólica, con 10 % tam-bién; la producción nacional de petróleo y gas, con alre-dedor de 60 %; y la introducción de una serie de medidaspara elevar la eficiencia energética de la industria, el trans-porte y el sector residencial que pudieran contribuir con10 % a este desarrollo.1992: La capacidad total del Sistema ElectroenergéticoNacional (SEN) es de 3 676 MW, la electrificación llega a95 % de los más de diez millones de habitantes.1994: La generación bruta del SEN desciende 25 % conrespecto a 1989.Junio: se celebra en La Habana el Primer Taller Interna-cional de Energías Renovables Solar ́ 94. Noviembre: Seconstituye la Sociedad Cubana para la Promoción de lasFuentes Renovables de Energía y el Respeto Ambiental(CUBASOLAR).1997: La generación bruta del SEN se incrementa 19,5 %con respecto a 1994. Se inicia la construcción de la cen-tral eléctrica de 220 MW con unidades generadoras queutilizan como combustible el gas acompañante de losyacimientos petrolíferos cercanos. La extracción de pe-tróleo nacional llega a alrededor de 1,5 millones de tone-ladas. Se inicia el Programa de Ahorro de Electricidad enCuba (PAEC) como parte de la estrategia de desarrollode la industria eléctrica.1999: Hay instaladas en el país 175 centrales (pequeñas,mini y microhidroeléctricas), 26 de ellas conectadas alSEN. Existen en zonas rurales aisladas, alrededor dedoscientos veinte consultorios del médico de la familia ytres comunidades, electrificados todos con energía solarfotovoltaica. El 21 de abril comienza a funcionar en la Islade Turiguanó, al Norte de Ciego de Ávila, el primer ParqueEólico Demostrativo del país, con una potencia instaladade 0,45 MW.

4.2 El Programa de Desarrollo de las Fuen-tes Nacionales de Energía

El Programa de Desarrollo de las Fuentes Nacionales deEnergía fue aprobado por el Comité Ejecutivo del Conse-jos de Ministros el 20 de mayo de 1993. Este hecho esconsecuencia de un conjunto de antecedentes, dentro delos cuales están:

••••• La crisis del petróleo en 1973, que impulsó a los paí-ses industrializados al desarrollo de las fuentes alter-nativas de energías, incrementando su desarrollo tec-nológico.

••••• La conciencia por el cuidado del medio ambiente ha-bía alcanzado un relativo impulso en la década delochenta.

••••• En Cuba, a partir de la década de los años ochentase desarrolla una política sobre el ahorro de energía yel incremento de la eficiencia en su uso.

••••• El Comandante Fidel Castro, en su discurso de di-ciembre de 1984 trazó las líneas estratégicas de nues-tra política energética.

••••• El desarrollo educacional de Cuba ya permitía, en ladécada de los años noventa, contar con fuerza califi-cada para el desarrollo de un Programa de FuentesNacionales de Energía.

••••• A partir de 1992, la desaparición de la Unión Soviéti-ca crea en Cuba una situación crítica con el abasteci-miento del petróleo.

Con todos estos elementos, a partir del año 1992, bajola dirección de la Comisión Nacional de Energía y en co-ordinación con la Junta Central de Planificación y la Aca-demia de Ciencias de Cuba se elaboró el Programa deDesarrollo de las Fuentes Nacionales de Energía, dondeintervinieron todos los organismos de la AdministraciónCentral del Estado, con la activa participación de los terri-torios y de cientos de especialistas y técnicos.

4.2.1 Objetivos y etapas del Programa

El objetivo central del programa consistió en la reducciónde la necesidad de la importación de combustible, hastallevarla a la mínima expresión técnica y económicamentemás conveniente, por medio de su uso más eficiente y susustitución por fuentes nacionales de energía.

Para facilitar su aplicación, el programa se dividió entres etapas a desarrollar sucesivamente. Producto de ladifícil situación económica del país, en los momentos enque se elaboró el programa, las etapas no pudieronenmarcarse en plazos, como se pretendió. No obstante,su identificación permite dar una idea de la secuenciaque deberían tener los esfuerzos que se hicieran, particu-larmente los esenciales.

Primera etapaCorresponde al período en que el aporte anual de las fuen-tes nacionales de energía lograron alcanzar un peso simi-lar, dentro del balance total de los consumos energéti-cos, al de los combustibles importados en 1992.Esta etapa enfoca el papel decisivo, en cuanto a su apor-te, del petróleo crudo nacional, la eficiencia energética yla agroindustria azucarera.

Las acciones previstas en la primera etapa debían per-mitir llegar a obtener un aporte energético de unos dos millo-nes de toneladas por año de combustible convencional.

Segunda etapaLa segunda etapa representa el período en el cual el apor-te anual de las fuentes nacionales de energía llegaron aduplicar el peso que tuvo en 1992, lo que permitió contarcon una cobertura energética similar a la de 1989 y conuna eficiencia energética de la economía mucho mayor.Las fuentes nacionales de energía deberían adquirir unpeso mayor en el balance energético nacional al agregarsea las ya señaladas, cuya participación debía seguir ele-vándose. Se declara un incremento progresivo en lahidroenergía, la leña y el carbón, los residuos industria-les, agropecuarios y urbanos, en su uso directo o comobiogás, la energía solar y eólica.

Debía continuar incrementándose de forma progresivala eficiencia energética en la medida en que se realizaraninversiones de equipos y tecnologías, incluyendo las me-didas de su uso en la iluminación, refrigeración, climati-zación y transporte, entre otros. La turba podría participaren dependencia de los estudios que se hicieran.

Tercera etapaEn esta etapa, presentada como perspectiva, las fuentesrenovables de energías debían adquirir mayor peso, entreellas las provenientes de la agroindustria azucarera, prin-cipalmente la generación de electricidad y la energía so-lar en sus diferentes manifestaciones, así como la conso-lidación del uso más racional y eficiente del resto de las

Cuba A. LatinaConsumo final de energíapor habitante (BEP) en 1990

Intensidad energética (BEPpor 1 000 dólares de PII 1989)

Generación eléctrica sobre basede petróleo

Hogares electrificados

BEP: barriles equivalentes de petróleo

8,4 5,9

4,8 3,1

90 % 17 %

95 % 70 %


fuentes nacionales, a las que podrían incorporarse la ener-gía nuclear y otras. En esa proyección, los resultados porel incremento de la eficiencia debían ser aun superiores,mediante inversiones que sustituyan los equiposineficientes, la generalización de las medidas de uso finalen los consumos, sobre todo en los de electricidad, y elempleo de tecnologías avanzadas para optimizar las posi-bilidades del aprovechamiento energético de las distintasfuentes.

Las limitaciones existentes al inicio del programa im-pedían disponer de inmediato de todos los recursos quela ejecución imponía, así como establecer un compromi-so cuyo aseguramiento ulterior tampoco podía definirse.No obstante, las líneas de acciones acordadas habían deser válidas, y su vigencia, independientemente del mo-mento en que pudieran acometerse.

Por otra parte, disponer del Programa permitía deter-minar con mayor precisión las prioridades del uso de losrecursos que se pudieran adquirir en cada momento, avan-zar aceleradamente en aquellas acciones que dependie-ran de Cuba sin necesidad de inversiones, y orientar lainteligencia y el esfuerzo de nuestro pueblo hacia aque-llos objetivos que mayor contribución pudieran aportar.

4.2.2 Principales acciones y líneas de trabajo

Los organismos de la Administración Central del Estado,en especial los ministerios de la Industria Básica, Azúcary Transporte, por su peso en la economía energética inten-sificarán la aplicación de las medidas para incrementar laeficiencia energética, reforzando la disciplina tecnológica.

La Industria Básica y el Transporte continuarán lostrabajos dirigidos a incrementar la extracción y transpor-tación del crudo nacional.

El Ministerio de la Industria Básica continuaráincrementando la entrega del gas acompañante del petró-leo, así como concluirá el análisis para el posible uso delgas de Varadero en la generación de electricidad.

El Ministerio del Azúcar priorizará el incremento de lageneración de electricidad con bagazo y otros residuoscañeros.

El Ministerio de la Agricultura continuará las accionesdirigidas al mayor aprovechamiento posible y racional delfondo forestal.

Los ministerios de la Industria Sideromecánica y laConstrucción continuarán la fabricación de las cocinasde uso social y doméstico, eficientes para leña, carbón yotras biomasas y gas, en correspondencia con el incre-mento que se prevé de estos portadores. También se re-quiere que la Industria Sideromecánica trabaje en la pro-ducción de cocinas para reposición, incluyendo las dequeroseno y las piezas de repuesto para todas.

Los ministerios del Azúcar, Agricultura y Construccióny el Instituto Nacional de Recursos Hidráulicos acomete-rán la recuperación de las plantas de biogás inactivas ono terminadas.

El Instituto Nacional de Sistemas Automatizados yTécnicas de Computación y el Ministerio de la Informáti-ca y las Comunicaciones darán los pasos para el desa-rrollo de la industria fotovoltaica y sentar las bases paraque esta fuente pueda desempeñar un papel relevante enel futuro.

Los ministerios de la Agricultura, la Industria Siderome-cánica y el Azúcar continuarán asegurando la reparación yel mantenimiento de los molinos de viento existentes y aco-meterán la fabricación de los previstos para objetivospriorizados, y la Academia de Ciencias de Cuba, el Minis-terio de la Industria Básica y otros organismos avanzaránen el estudio, desarrollo y aplicación progresiva de la aeroge-neración, donde resulte económicamente justificado.

Los ministerios de la Agricultura y el Azúcar, el Insti-tuto de Recursos Hidráulicos y los territorios continuaránaplicando medidas que contribuyan a incrementar la efi-ciencia energética en el riego y los acueductos.

El Ministerio de Transporte continuará la aplicación delas medidas destinadas a perfeccionar los esquemas detransportación, con el consiguiente incremento de la efi-ciencia energética del sector, entre las que se destacanel mayor uso posible del ferrocarril y el cabotaje, la ade-

cuación del parque de camiones a las funciones que rea-lizan y su conversión a motores diesel y sustitución porcamionetas, motos, ciclos o equipos de tracción animal,según sea posible y conveniente.

Los organismos de la Administración Central del Es-tado y los territorios asegurarán en las nuevas inversio-nes, las soluciones energéticas más eficientes posible,incluidos equipos y tecnologías de avanzada de uso final,como la iluminación, la refrigeración y el transporte, elempleo de la energía solar y eólica, así como que desdela etapa de proyección se tenga en cuenta la aplicaciónde soluciones bioclimáticas.

Los organismos y territorios brindarán el mayor res-paldo a la ejecución del Programa Científico-Técnico dela Academia de Ciencias para el desarrollo de las fuentesnacionales de energías, cuyos objetivos se correspondencon las líneas principales de este programa.

En el programa se hace un análisis por fuente de suestado y las soluciones energéticas para los diferentessectores o actividades de consumo, de los cuales solomencionaremos su contenido.Por fuente:Eficiencia energéticaPetróleo crudo nacional, gas natural y asfaltitaAgroindustria azucareraHidroenergíaLeña, carbón y otras biomasas combustibles no cañerasTurbaBiogásEnergía solar y eólica

Soluciones energéticas:Generación de electricidadCocción de alimentosTransporteIndustria de materiales de construcciónConstrucciónRiegoAcueductosEscuelas en el campo, campamentos y consultorios delmedico de la familiaPastoreo racional

Todas las direcciones principales han sido abordadas,en la mayoría los objetivos se han ido cumpliendo, en lamedida en que las condiciones lo han permitido.

4.3 Estado actual y perspectivas de las fuen-tes nacionales de energía y el papel delas energías renovables

Las fuentes de energía nacionales han transitado por variasetapas de desarrollo que son coincidentes con las etapasdel desarrollo histórico-social y energético del país. Dichasetapas se enmarcan en tres períodos importantes: el perío-do prerrevolucionario, que abarca hasta 1959; el período re-volucionario, hasta la desaparición del campo socialista, yla etapa del Período Especial hasta nuestros días.

El período prerrevolucionario, como es conocido, es-tuvo caracterizado por una sucesión de gobiernos servi-les al amo del Norte, los cuales entregaban cada vez máslas riquezas del país al poderoso vecino imperial, al tiem-po que establecían una férrea explotación sobre el pueblotrabajador, productor y sostén de todas las riquezas deque ellos se apropiaban. En este contexto político, eco-nómico y social era imposible que los gobernantes deturno tuvieran interés en desarrollar alguna política ten-dente a fomentar las fuentes nacionales de energía. Demanera que si pretendiéramos inventariar el uso de lasfuentes nacionales de energía en ese período, podríamosresumirlo en breves líneas:

Combustibles fósiles nacionales: extracción nula y enconsecuencia no aportaba nada al balance de fuentesnacionales de energía en el período. Todos los combusti-bles fósiles utilizados por el país eran importados.

Recursos hidroenergéticos: escasos por las caracte-rísticas propias de nuestro país, se empleaban de formamuy limitada, si es que puede decirse que se empleaban.

La pequeña central hidroeléctrica del Hanabanilla resultael único ejemplo que merezca señalarse en este sentido.

El uso de la biomasa quizá sea el más representativo detodas las fuentes de energía nacionales empleadas en estaetapa; se destaca la biomasa azucarera y la leña. La biomasaazucarera, y en particular el bagazo, resultaba la fuente deenergía nacional más utilizada en la etapa. El bagazo eraempleado como combustible para los generadores de vaporde los centrales azucareros con el objetivo de satisfacer lasnecesidades de calor de esta industria y en contados cen-trales para cogenerar electricidad. Esta biomasa, en gene-ral, era usada con baja eficiencia en la industria y se des-aprovechaba gran parte de su potencial energético.

La leña era utilizada fundamentalmente en la industriaazucarera para las propias fábricas de azúcar y el trans-porte, en las locomotoras de vapor; en el sector domésticocomo combustible directo y para la producción de carbónvegetal; también para ser usado como combustible. Lo mássignificativo en el uso de esta fuente de energía resultabala forma irracional en que era explotada la riqueza forestaldel país, con una tala indiscriminada y ningún plan dereforestación. El empleo de otras biomasas y el biogáspuede considerarse nulo.

Energía eólica: utilizada de forma muy limitada, casisiempre en el campo, donde existía un determinado nú-mero de molinos de viento dispersos por el país, usadospara el bombeo de agua.

Energía solar: no se usaba como fuente de energía enninguna de sus aplicaciones.

Con el triunfo de la Revolución se produce un cambioradical en todos los órdenes de la vida del país, se elevael nivel de vida de la población, se expanden las indus-trias por todo el territorio, crece la producción industrial ytambién la población. Todo este vertiginoso proceso decambios es acompañado de un elevado crecimiento en larama energética; baste decir que en el período 1959- 1989la capacidad de generación de electricidad aumentó enocho veces, la refinación de petróleo incrementó su capa-cidad en casi tres veces y la electrificación llegó a 95 %de la población con relación a 56 % que disponía de esteservicio al triunfo de la Revolución. El consumo de com-bustible equivalente por habitante se incrementó de 0,5 a1,5 toneladas en el mismo período.

Esta etapa se caracteriza por un empleo extensivo decombustibles fósiles y de tecnologías provenientes de losextintos países socialistas de Europa del Este y la URSS.Las ventajosas condiciones de intercambio en el marcodel antiguo Consejo de Ayuda Mutua Económica (CAME)permitían y sustentaban el desarrollo del país sobre labase de esta fuente energética importada. Las cifras decombustibles importados por esta vía llegaron a alcanzaren 1989, 12 millones de toneladas.

En estas condiciones no resultaba un imperativo eldesarrollo de fuentes nacionales de energía. No obstante,se realizan planes y estudios en diferentes líneas que vanfructificando a lo largo de esos años. Así, en el campo delos combustibles fósiles nacionales se inicia un programade prospección y extracción de petróleo, esencialmenteen la región del Este de La Habana, con niveles muy mo-destos que no alcanzan medio millón de toneladas.

En el marco de las energías renovables es la biomasay en particular la biomasa azucarera, la que más avancesmuestra en su aplicación, pues se desarrollan nuevosgeneradores de vapor, sistemas de secado de bagazo, seexpande grandemente la cogeneración, etc., con el fin deaumentar la eficiencia en el uso de este combustible, paraobtener sobrantes que permitan su utilización en la in-dustria de derivados de la caña de azúcar. También seinician estudios y se crean condiciones para la aplicaciónde otras biomasas de la propia industria azucarera, comoes el empleo de la paja.

Otras biomasas, como la leña, continúan siendo utili-zadas, pero con una política más coherente en cuanto aluso y reforestación de las regiones afectadas.

La hidroenergía no muestra grandes saltos en su utili-zación, pues la potencia generada prácticamente no crece;sin embargo, maduran en esta etapa importantes estudios yplanes para su aplicación, sobre todo con la creación deuna gran red de embalses a lo largo de todo el país.


La energía eólica es otra que en esta etapa crea loscimientos para su despegue posterior. Se investigan ydiseñan molinos de viento tradicionales y otros másnovedosos en aras de aplicarlos en la agricultura. En es-tos años se inicia la producción de molinos fundamental-mente destinados para el bombeo de agua.

La energía solar realmente inicia su presencia en elpaís como fuente de energía en esta etapa, aunque demanera limitada y destinada esencialmente al aprovecha-miento de la energía térmica se dan importantes pasos.Se comienza la producción en el país de colectores sola-res planos y tanques-termo desarrollados de conjunto porvarias instituciones nacionales; así se llega a producir einstalar más de trescientos cincuenta sistemas de calen-tamiento solar termosifónicos en hospitales, círculos in-fantiles, hogares de ancianos y otros objetivos sociales.Otros usos y aplicaciones de la energía solar no ven laluz en este período; no obstante, en los diferentes cen-tros de investigación y universidades del país se dan pa-sos importantes en su estudio.

Un resumen de esta etapa revolucionaria muestra queno existieron grandes cambios cuantitativos en la aplica-ción de las fuentes nacionales de energía debido a la grandisponibilidad de combustibles fósiles existentes, por elsuministro seguro y en condiciones ventajosas de quedisponía el país en esos años. A pesar de esto, deberemarcarse que fue una etapa fructífera, pues se crearonimportantes bases técnico-científicas para producir el saltonecesario en la aplicación de las diferentes fuentes deenergía nacionales.

Al concluir la década de los años ochenta se ven brus-camente reducidos los suministros de petróleo que se ve-nían recibiendo de manera estable y a precios preferencialespor la desaparición de la URSS, y se recrudece el bloqueoeconómico impuesto al país por el gobierno de los Esta-dos Unidos. Esta situación provocó un intenso déficit deenergía que impactó fuertemente sobre todas las ramas dela economía nacional. Los momentos de mayor impactonegativo de esta crisis energética transcurrieron durantelos años 1993-1994. El Producto Interno Bruto (PIB) decre-ció en casi 35 % entre los años 1989 y 1993. La genera-ción de electricidad descendió más de veinte por ciento. Eltransporte, tanto de cargas como de pasajeros, se vio re-ducido sustancialmente. La disponibilidad de combustiblesdomésticos para la cocción de alimentos quedó restringi-da, sobre todo en las áreas rurales.

Esta situación obligó a reordenar las concepciones dela energética nacional en la búsqueda de nuevas vías.Así, a propuesta de la entonces Comisión de Energía seaprueba por el gobierno, y es ratificado en el Parlamento,el Programa de Desarrollo de las Fuentes Nacionales deEnergía. Este programa es el resultado de la concertaciónde toda la fuerza técnica y la experiencia acumulada demuchos años, puestos en función de reordenar y activarlas políticas y medidas que contribuyeron a enfocar unrumbo objetivo para enfrentar el problema energético.

Como resultado de esta nueva política, la utilizaciónde las fuentes nacionales de energía presenta un vuelcoradical que puede sintetizarse como sigue:

produce con combustibles nacionales que además son apli-cados en la industria del cemento y como combustible do-méstico de un porcentaje importante de la población.

25 MW en algo más de cuatrocientas localidades conmini y microcentrales, de las cuales hay unas doscientasconstruidas, que brindan servicio eléctrico estable yconfiable a más de treinta mil usuarios de unos doscien-tos treinta asentamientos rurales y otros objetivos econó-micos y sociales.

La posibilidad de mayor aprovechamiento de los re-cursos hidráulicos se encuentra en el complejo hidroeléc-trico Toa-Duaba, con una potencia de 300 MW y una ge-neración posible de 600 GW/h por año. También en lacuenca aguas arriba del río Toa, así como en los ríosAgabama y Cuyaguateje es posible la utilización de hi-droeléctricas con un potencial de unos 120 MW y unageneración superior a los 300 GW/h al año. El efectoambiental de todos estos proyectos es aún un aspectode primera importancia que está siendo valorado.

A partir del triunfo de la Revolución y como respaldo aldesarrollo agrícola y social, Cuba desarrolló una verdade-ra voluntad hidráulica: se construyeron en todo el períodomás de mil presas y embalses. Estas inversiones inicia-les permitieron con pocos recursos la construcción depequeñas centrales hidroeléctricas en regímenes subor-dinados al destino final del agua que incorporadas al sis-tema nacional o para resolver necesidades aisladas cons-tituyen un gran ahorro de petróleo en las termoeléctricas.Ejemplo de estas instalaciones lo constituye la centralhidroeléctrica de la presa Zaza.

4.3.1 Combustibles fósiles nacionales

Se intensifican los trabajos de prospección y extracción decrudo nacional; se introducen nuevas técnicas de extrac-ción para el aumento de la productividad de los pozos; secomienza a utilizar el gas acompañante del petróleo confines energéticos en la producción de electricidad y en losplanes de gasificación de los hogares. Con estas accio-nes la producción de petróleo y gas se multiplicasustancialmente; en el año 2002 se alcanzó una produc-ción de más de cuatro millones y medio de toneladas decombustible nacional. El desarrollo de esta industria deextracción debe seguir en los próximos años su desarro-llo vertiginoso y en tal sentido se continúa el estudio deotras zonas para la extracción, la perforación de nuevospozos, y se introducen modernas técnicas más eficien-tes y productivas.

Para dar una idea del peso de esta producción en elbalance energético actual del país, baste decir que hoy másdel noventa por ciento de la energía eléctrica generada se

4.3.2 Biomasas

La agricultura, además de constituir la más importante fuen-te de alimentos y materia prima para Cuba, es un compo-nente estratégico del desarrollo de las fuentes renovablesde energía en la búsqueda de soluciones técnicas y eco-nómicamente viables a las necesidades energéticas.

Biomasa azucarera. En la agroindustria azucarera, parauna zafra de siete millones de toneladas de azúcar hayque moler sesenta millones de toneladas de caña, que pro-ducen 17,5 millones de toneladas de bagazo y una canti-dad similar de residuos agrícolas cañeros –paja y cogollo–, que se separan en los centros de acopio y limpieza.

Históricamente el bagazo, a pesar de la ineficienciacon que por lo general se utiliza, ha cubierto 30 % de lasnecesidades energéticas del país. Desde el punto de vis-ta de su aprovechamiento energético, el uso integral yeficiente de una zafra permitiría disponer del equivalentede millones de toneladas de combustible convencionalcada año, en forma de portadores renovables.

Esta realidad, junto al Sistema Electroenergético Na-cional desarrollado por la Revolución Socialista, que cons-tituye una verdadera columna vertebral energética, si sele incorpora la cogeneración posible con altísima eficien-cia en las más de setenta fábricas de azúcar y destile-rías, constituyen sin duda la solución energética susten-table y limpia para nuestro país.

Otras biomasas. El potencial de leña existente, explo-table con fines energéticos sin peligro a romper el equilibrioecológico, se calcula en 3,5 millones de metros cúbicos alaño y es mayormente de uso local; no se encuentra distri-buido uniformemente; se concentra en las zonas montaño-sas, costas y cayos. En la actualidad a siete provincias yla Isla de la Juventud corresponden 73 % del potencialnacional.

Otras biomasas combustibles se ubican localmentecon variado potencial; el más significativo resulta la cás-cara de arroz, y en menor medida el serrín y la viruta, elafrecho de café, las cáscaras de coco y otras.

El potencial de biogás, en las condiciones actuales,proviene de unos setenta y ocho millones de metros cúbi-cos de vertimientos y biodegradables, que constituyenhoy en día, en su conjunto, una de las principales fuentesde contaminación del país, fundamentalmente concentra-dos en las fábricas de azúcar, destilerías de alcohol ydespulpadoras de café. Adicionalmente a su beneficioenergético por la producción de biogás, el tratamiento deestos vertimientos tiene un efecto inmediato en la des-contaminación y significa una producción adicional debiofertilizante rico en potasio y activo que mejora la cali-dad de los suelos.

La energía de la biomasa es utilizada principalmentepara la producción de electricidad, suministro de calorindustrial y la cocción de alimentos.

Un paso importante se ha dado en la construcción ygeneralización de las cocinas eficientes, lo que ha permi-tido un considerable ahorro de leña. Ya se han construidomiles de estas cocinas, principalmente en escuelas, ins-tituciones de salud y otros centros laborales.

4.3.3 La energía hidráulica

La hidroenergía, por su aporte energético, estabilidad, au-tonomía, ventajas operacionales y dispersión territorial, esuna de las fuentes renovables de energía de importanciaen Cuba. El potencial hidroenergético estimado es de unosseiscientos cincuenta megawatt, con una generación anualde unos mil trecientos gigawatt hora, que equivalen aproxi-madamente a medio millón de toneladas de combustibleconvencional, teniendo en cuenta su efecto económico enel sistema. De este potencial se explotan en la actualidadsolo cincuenta y cinco megawatt (MW), con una genera-ción de cerca de ochenta gigawatt hora por año.

La energía hidráulica ya permite dar soluciones ener-géticas en zonas rurales, principalmente en las monta-ñas. Se prevé el aprovechamiento de un potencial de unos

4.3.4 La energía eólica

Históricamente en Cuba se utilizan los molinos de vientocomo solución de fondo al suministro de agua a la gana-dería. Después de ejecutarse una política de rescate, hoyestán instalados más de ocho mil en casi todas las pro-vincias del país. Se ha rescatado la producción de moli-nos clásicos multipalas en la fábrica de Bayamo y seestudia, por un conjunto de centros de todo el país, eldesarrollo de nuevos modelos, tanto para bombeo de aguacomo para la producción de electricidad.

Entre las fuentes renovables de energía con que secuenta, la eólica puede alcanzar una importante partici-pación en el balance energético nacional. Su empleo ensectores y sitios adecuados resolverá a corto plazo de-mandas locales, y a mediano plazo podrá complementarla generación del Sistema Energético Nacional (SEN) ode sistemas eléctricos aislados.

Los resultados de la prospección y evaluación del po-tencial eólico cubano que conduce el Grupo Eólico deCUBASOLAR desde 1991 y el Ministerio de la IndustriaBásica caracterizan las posibilidades estudiadas hastahoy. Se han analizado ya los datos de veintitrés lugares,con mediciones de más de dos años en los puntos demejores resultados.

Según los estudios realizados hasta el presente, sepuede afirmar que en Cayo Sabinal, Punta de Maisí, CayoGuillermo, Cayo Santa María y la Isla de Turiguanó lageneración de electricidad a partir de la energía eólica esuna solución real y económicamente ventajosa. En 1999se terminó el Parque Eólico de la Isla de Turiguanó, condos aerogeneradores de 225 kW de potencia cada uno(450 kW total) y se instaló en Cabo Cruz, provinciaGranma, un aerogenerador de 10 kW. Estas instalacio-nes están interconectadas al sistema electroenergéticonacional. También se dispone de un sistema híbrido,eólico-diesel, en Cayo Romano, de 10 kW de potencia, elcual trabaja autónomamente.

4.3.5 La energía solar térmica

En Cuba la radiación solar tiene un valor energéticoconsiderable de unos 5 kW/h/m2 día, valor que cambiamuy poco de un lugar a otro del territorio debido a la formaalargada y a la posición de Este a Oeste de la Isla. Estavariación es casi despreciable de un mes a otro, lo queposibilita el aprovechamiento energético de esta fuentedurante todo el año.

La radiación solar es utilizada directamente en trans-formaciones térmicas y fotovoltaicas en forma de calor yelectricidad.


La conversión térmica es actualmente la forma máseficiente y económicamente más ventajosa de usar la ener-gía solar. La generalización del uso doméstico del aguacaliente solar para el aseo personal, fregado y cocción dealimentos, significan ahorros considerables del consumode combustibles contaminantes. También es muy alto elconsumo de combustible en el calentamiento de agua yotros fluidos en la industria, comercio, turismo y edifica-ciones sociales como escuelas y hospitales, que pudieraser satisfecho con instalaciones solares ambientalmentesanas.

Antes de 1989 se producían en el país colectores so-lares planos y tanques-termo que luego con el inicio delPeríodo Especial se descontinuaron sus producciones.En 1993 se comenzaron a comercializar, de nuevo, siste-mas a partir de colectores planos importados y fabrica-dos o ensamblados en Cuba, y más recientemente se hadesarrollado la producción de colectores compactos dealta eficiencia, apropiados a nuestras condicionesclimáticas con materiales de alta calidad. El Grupo deEnergía Solar continúa el desarrollo de nuevos modelosde calentadores con el objetivo de aumentar calidad ydisminuir costos.

En el sector hotelero existe creciente interés por laaplicación de calentadores solares debido a la rápida re-cuperación de las inversiones y el ahorro de energía queproporcionan.

El secado de productos agrícolas e industriales por sualto consumo de energía es otro de los usos de mayorinterés de la energía solar. Durante casi dos décadas, enel país se han desarrollado modelos y tecnologías de se-cado solar para maderas, plantas medicinales, granos,semillas y otros productos que permiten el uso industrialde estas cámaras con grandes ventajas económicas. Seha logrado también el desarrollo de secadores con tecno-logías constructivas de avanzada en función de lograrmayores avances en la generalización en casos como elcurado y secado de tabaco, etcétera.

Las cámaras de clima controlado para la producciónde vegetales y semillas de alta calidad son también pro-cesos de altos consumos de energía que pueden ser re-sueltos con energía solar.

En las cámaras de radiación y clima controlados“veraneros” han trabajado desde hace varios años los es-pecialistas nacionales hasta llevarlos a escala producti-va. Ahora se labora en la utilización de tecnologías cons-tructivas de avanzada para aprovechar sus ventajas enproducciones de la biotecnología de las plantas, sobretodo en semillas de alta calidad y valor, como las de papa,malanga, tomate, etc., que evitarían grandes gastos anua-les en su importación.

de fabricación de los paneles, podrá ampliarse el campode utilización de estos sistemas, dirección en la que tra-baja el Combinado de la Industria Electrónica de Pinar delRío. Está en fase de terminación una línea para la fabrica-ción de celdas y paneles con una capacidad de unmegawatt al año.

Hoy se labora también en los usos pasivos de la ra-diación solar aplicados a la arquitectura solar o bio-climática, los que constituyen una de las formas másventajosas del uso de la energía solar para el ahorro ener-gético en la iluminación y la climatización de locales oventilación.

4.4 Oportunidades de las energías renova-bles en Cuba

Los valores del consumo per cápita de energía se han con-vertido en un factor de diferenciación entre los países; mien-tras que los principales países desarrollados consumen 75% de la energía comercial en el mundo, dos billones depersona, o sea, la tercera parte de la población mundial notienen acceso a ninguna forma comercial de energía, nosolo porque su poder adquisitivo es absolutamente insufi-ciente (1,5 billones de personas tienen ingresos diarios in-feriores a un dólar), sino además porque en estas regionesno están disponibles estas formas de energía.

En Cuba, a partir de la crisis energética de los añosnoventa se vieron las distintas fuentes energéticas reno-vables como una posibilidad de desarrollo y de produc-ción de energía sin la utilización de combustibles fósilesy sin afectar el medio ambiente. En general, las principa-les acciones para desarrollar la producción energética ennuestro país están dadas por lograr:

••••• Incremento de la eficiencia en la producción de elec-tricidad por medio de combustibles fósiles.

••••• Aumento de la participación de las fuentes renova-bles de energía y del gas natural como combustibleen la estructura energética primaria.

••••• Desarrollo de equipos y tecnologías que permiten dis-minuir el consumo de energía y la emisión de gasesde efecto invernadero en las actividades de uso finalde la energía.

••••• Ejecución de un grupo de acciones dirigidas a elimi-nar las barreras no tecnológicas que dificultan el lo-gro de estas metas: económicas, financieras, de ca-pacidad institucional, de marco regulatorio, etcétera.

No obstante, existen otras fuentes de energía llama-das “renovables” por su carácter ilimitado e inagotablesque contribuyen a la preservación del medio ambiente ga-rantizando satisfacer las necesidades del hombre sin afec-tar el futuro de las próximas generaciones.

Para desarrollar estas fuentes, el país debe realizaruna serie de acciones dadas por las oportunidades dedesarrollo de cada una, que posibiliten una explotaciónracional de los recursos naturales y sin producir contami-nación ambiental. Estos elementos se detallarán a con-tinuación para cada uno de los recursos energéticos si-guientes: biomasa, hidroenergía, solar fotovoltaica, solartérmica, solar pasiva y eólica.

Esta es una de las fuentes que más se ha desarrolladodebido a que es un subproducto fundamental de la produc-ción de azúcar. Aunque existen varios tipos de biomasa,en Cuba se ha empleado principalmente la biomasa cañera,las acciones que se deben realizar para incrementar suempleo son:

••••• Desarrollo y demostración de soluciones tecnológi-cas que permitan el uso de la biomasa cañera para lageneración de electricidad durante todo el año.

••••• Desarrollo de la caña energética como combustiblepara la generación de electricidad y calor en la in-dustria.

••••• Implementación de soluciones tecnológicas que faci-liten el incremento de la entrega de electricidad alSEN como resultado de un incremento de la eficien-cia energética en las fábricas de azúcar.

••••• Desarrollo e implantación de soluciones tecnológicasen las fábricas de azúcar que propicien incrementarla disponibilidad de bagazo como combustible.

••••• Perfeccionamiento de las tecnologías y los esque-mas empresariales necesarios para la sistematiza-ción de la producción y utilización del biogás a partirde residuos agroindustriales y de los residuos sóli-dos urbanos para su uso como combustible en lacocción de alimentos en zonas aisladas y pobladosrurales, el transporte y la generación de electricidad.

••••• Desarrollo, demostración e introducción de tecnolo-gías y esquemas empresariales que permitan el usode residuos agroindustriales cañeros y forestales, in-cluyendo el marabú como combustible en las peque-ñas y medianas industrias en sustitución de los com-bustibles convencionales en hornos y calderas.

••••• Investigación, desarrollo y demostración de tecnolo-gías dirigidas a la producción y empleo de combusti-bles líquidos y gaseosos a partir de la biomasa:pirólisis, gasificación, aceites vegetales, etcétera.

Se han incorporado soluciones tecnológicas avanza-das en las locomotoras de vapor que la convierten en unaopción real frente a las diesel, utilizando biomasa comocombustible.

Estas acciones se pueden desarrollar porque en elámbito nacional existen una serie de oportunidades queestán dadas porque se cuenta con un número suficientede especialistas vinculados a esta actividad, así comootros centros de estudio prácticamente en todas las uni-versidades del país, además de centros de investigacióndedicados a esta temática como el Centro Nacional deInvestigaciones Científicas (CNIC), el Instituto Cubano deInvestigaciones Azucareras (ICINAZ) y el Instituto Cuba-no de Investigaciones de los Derivados de la Caña deAzúcar (ICIDCA).

4.4.1 Biomasa

4.4.2 Hidroenergía

Esta ha sido una de las primeras fuentes que el hombreha empleado. En ella se destaca la hidroeléctrica delHanabanilla como de las primeras instalaciones de estetipo en nuestro país; no obstante, las acciones que sedeben realizar en este campo para incrementar su em-pleo en Cuba son:

••••• Desarrollo y producción de pico turbinas hidráulicas(menos de 1 kW), destinadas a la electrificación deviviendas aisladas.

••••• Desarrollo y asimilación de turbinas hidráulicas de flujovariable y alta eficiencia dirigidas al aprovechamientode presas con baja carga, como son las destinadasal riego agrícola.

••••• Desarrollo y producción de dispositivos electrónicosdestinados a la mejora de la calidad de la electricidadproducida y a una operación eficiente de estas.

••••• Desarrollo de sistemas para la electrificación rural.

En Cuba se tiene un conocimiento amplio de las po-tencialidades de instalaciones hidroenergéticas; existe lacapacidad tecnológica para el estudio, selección y dise-ño de instalaciones hidroenergéticas y estos elementosdefinen las oportunidades para el desarrollo de la fuente,no obstante, hay una experiencia limitada en el desarrolloy producción de dispositivos electrónicos para aplicacio-nes hidroenergéticas y se trabaja en el desarrollo del di-seño nacional de una familia de turbinas hidráulicas.

4.4.3 Solar fotovoltaica

En los últimos años ha existido un despegue de las apli-caciones de esta fuente energética; no obstante, para in-crementar la producción con energía solar fotovoltaica,las acciones que se deben realizar son:

••••• Asimilación, a escala de producción de planta piloto,de las tecnologías comerciales con el propósito de

4.3.5 La energía solar fotovoltaica

La transformación directa de la radiación solar en electrici-dad por conversión fotovoltaica es una de las formas máspromisorias de su aprovechamiento a largo plazo. Su sos-tenido desarrollo internacional permite ya aplicarla con unamayor rentabilidad que la del resto de las fuentes conven-cionales, en diferentes aplicaciones aisladas y remotas.

En Cuba existe alrededor de 5 % de hogares sin electri-ficación, ubicados en zonas alejadas del Sistema Eléctri-co Nacional, los cuales pudieran ser energizados con ener-gía solar fotovoltaica. Producto de la experiencia adquiridacon numerosas instalaciones demostrativas desarrolladaspor el país se han podido resolver numerosas necesidadesde electrificación en zonas aisladas de la red.

Aplicaciones como el programa de electrificaciónfotovoltaica a las casas consultorios del médico de la fa-milia en las montañas y zonas rurales remotas con casidoscientas instalaciones funcionando, la electrificación deescuelas primarias rurales para extender los programasaudiovisuales y de computación desarrollados por la Re-volución, varios hospitales de montaña, escuelas con in-ternado, más de cien círculos sociales y poblados, comoel de La Magdalena en Guamá y Santa María del Loretoen La Maya, confirman lo positivo de esta solución.

Por otra parte, a medida que se vaya desarrollando laindustria fotovoltaica cubana y disminuyendo los costos


producir celdas solares de silicio monocristalino coneficiencia de conversión mayor a catorce por ciento.

••••• Extender las capacidades de investigación, desarro-llo y producción, a pequeña escala, de tecnologíasavanzadas que permitan la obtención de celdas sola-res de alto rendimiento dirigidas a nichos de merca-dos.

••••• Investigación en celdas solares en base a capas del-gadas semiconductoras y orgánicas.

••••• Investigación, desarrollo y producción de equipos crí-ticos en la explotación de sistemas fotovoltaicos, comoson los reguladores de voltaje, baterías e inversorespara el uso en sistemas autónomos y conectados ala red.

••••• Desarrollo de sistemas de control automático paraoptimizar la operación de sistemas puros e híbridos.

••••• Realizar estudios de factibilidad técnico-económicos deproyectos que demuestren las amplias posibilidades delas variadas aplicaciones de la energía fotovoltaica enlas condiciones de la economía nacional.

Para lograr materializar estas acciones, la situacióncubana está dada porque es adecuado el número de es-pecialistas vinculados a esta actividad; además, existenvarias instituciones en el país que trabajan este tema yestos aspectos definen sus oportunidades de desarrollo.Por otro lado, se desarrollan estudios básicos en la Uni-versidad de La Habana y se realizan aplicaciones en va-rias universidades y centros de investigación del país, comoel Centro de Investigación de Tecnologías EnergéticasRenovables (CETER) del Instituto Superior Politécnico JoséAntonio Echeverría (ISPJAE).

4.4.4 Solar térmica

Las aplicaciones fundamentales de esta fuente estándadas en las instalaciones sociales, como el calenta-miento de agua en los círculos infantiles; no obstante,las acciones que se deben realizar para incrementar sudesarrollo son:

••••• Desarrollo, demostración e introducción de colecto-res solares, secaderos solares para madera y otrosproductos agrícolas, destiladores de agua, etc., quesean competitivos en el mercado nacional.

••••• Desarrollo de investigaciones sobre colectores sola-res avanzados, la refrigeración y climatización solary los estanques solares.

••••• Implantación de proyectos demostrativos a escalaindustrial de aplicaciones comerciales de calentamien-to solar de fluidos.

••••• Desarrollo de capacidades productivas y de comer-cialización nacionales de equipamiento solar térmico.

Las características de estos sistemas y nuestras con-diciones climatológicas propias de un país tropical defi-nen las oportunidades para el incremento de estas apli-caciones, pero esta es una fuente de energía en la que espoco el número de especialistas cubanos que laboran enesta actividad y sistemáticamente se trabaja en solo trescentros; existen instituciones de ingeniería para la pro-ducción y comercialización de colectores solares planos.

4.4.5 Solar pasiva

Lograr diseños arquitectónicamente funcionales, con bajocosto y acordes con nuestra realidad es la base de laaplicación de esta forma de energía; para ello las accio-nes que se deben realizar son:

••••• Creación de la capacidad nacional de investigación,desarrollo y asimilación de tecnologías dirigidas alaprovechamiento de la energía solar en aplicacionesarquitectónicas en el campo de la iluminación y laclimatización de edificaciones que reduzcan el con-sumo de energía convencional y aumenten el confortde las edificaciones.

••••• Desarrollo e implementación de un marco normativopara el sistema inversionista y de explotación de edi-

ficaciones que contribuya a la utilización de estas so-luciones.

Existe una serie de especialistas que tienen experien-cia en esta fuente, que junto a la tendencia internacionalen estas aplicaciones, constituyen las oportunidades queposee Cuba para desarrollar la energía solar pasiva; ac-tualmente se trabaja en el diseño de un código de edifica-ciones que incluye resultados nacionales e internaciona-les en el incremento de la eficiencia energética de lasedificaciones y, en particular, en el aprovechamiento delos recursos naturales, así como hay trabajos aisladosde alto nivel en el aprovechamiento de la climatización yla iluminación natural.

4.4.6 Eólica

Una de las aplicaciones fundamentales de esta fuente ennuestro país está dada por el desarrollo de instalacionesturísticas en zonas alejadas de la red nacional de electri-ficación y constituyen una de las posibilidades de desa-rrollo fundamentales de la energía eólica en el mundo;estos aspectos definen las acciones que se deben reali-zar en Cuba, que son:

••••• Completar el conocimiento del potencial eólico de laszonas de mayor interés: Cayería de los Jardines delRey e Isla de la Juventud, costa norte centro–orientaly costa norte occidental, y zonas montañosas, prin-cipalmente de Pinar del Río y grupo Sagua- Baracoa.

••••• Fundamentar, desde el punto de vista técnico-econó-mico, la utilización de parques eólicos para satisfa-cer necesidades del sistema eléctrico nacional y delabastecimiento a grandes sistemas aislados, funda-mentalmente vinculados al desarrollo del turismo.

••••• Crear un parque eólico demostrativo en Turiguanópara el estudio de aplicaciones a gran escala de estatecnología y la capacitación del personal vinculado aeste tipo de energía.

••••• Desarrollar y asimilar equipos y tecnologías que per-mitan crear y consolidar un mercado nacional para elempleo de aerogeneradores de pequeña y medianapotencia para la solución de demandas energéticaslocales o aisladas, operando autónomos o integradosen sistemas híbridos con otras fuentes convenciona-les o renovables.

••••• Desarrollar y asimilar metodologías de evaluación delrecurso eólico para aplicaciones de pequeña poten-cia y bajo costo de inversión.

••••• Desarrollar las soluciones tecnológicas para consoli-dar la producción nacional de componentes deaerogeneradores por las industrias mecánica y elec-trónica nacionales.

••••• Desarrollo y asimilación de tecnologías para el dise-ño y producción de molinos de viento para bombeo,incluyendo su evaluación y control de calidad.

En los últimos años se han construido y explotadoaereogeneradores entre 0,5 kW y 10 kW; se elaboró laprimera versión del Atlas Eólico de Cuba a partir de losresultados de las mediciones de las estaciones meteoro-lógicas, que sirve de base para el mapa eólico nacional; sehan estudiado detalladamente cerca de veinticinco sitiosde posible aprovechamiento comercial de la energía eólica.Es adecuado el número de especialistas que trabaja enesta actividad y existe un trabajo sistemático en tres cen-tros del país, estos elementos constituyen las oportunida-des para el desarrollo del mercado eólico en Cuba.

Además, en las instituciones de ingeniería vinculadasa esta línea se ha estructurado una incipiente red empre-sarial en la producción de pequeños aerogeneradores,pero la estabilidad de estos peligra por la falta de deman-da, así como el estado tecnológico de las fábricas deproducción de molinos de viento para el abasto de agua,que se han deteriorado significativamente.

En general, en Cuba existe una serie de resultados enalgunas fuentes y se destaca la aplicación de la energíafotovoltaica durante los últimos años en los consultoriosmédicos, escuelas rurales, etc.; pero en algunas de las

fuentes se debe trabajar con ahínco para obtener mejoresresultados.

Sin embargo, queda claro que el futuro de la actividadenergética del país en un marco de sostenibilidad se ca-racterizará por las oportunidades de desarrollo de cadafuente. La integración de todas las fuentes de energía dis-ponibles y de una elevación sustancial de la racionalidady eficiencia en su uso en la que Cuba tiene sobradasoportunidades para desarrollar cada tecnología energéti-ca; lograr garantizar la demanda energética sin afectar elfuturo de las generaciones venideras, es decir, en un mar-co de desarrollo sostenible.

4.5 Logros alcanzados en los últimos añosen el campo de la energía en Cuba

En 1960 el nivel general de electrificación de Cuba era deapenas 56 %; correspondía 4 % a las zonas rurales.

El menor nivel de electrificación pertenecía a la regiónoriental del país, donde solo contaba con este serviciouna de cada cuatro viviendas; entonces fue necesario uncolosal y permanente esfuerzo cuyas principales raícesestán en La Historia me Absolverá, donde ya se recogíala electrificación entre las tres iniciativas y reformas queel gobierno revolucionario emprendería para resolver el fla-gelo del desempleo y la lucha contra las enfermedades.

Hasta 1985 fue necesario invertir más de mil millonesde pesos, incrementándose la potencia instalada en másde seis veces hasta alcanzarse un nivel de electrificacióngeneral de ochenta y cinco por ciento.

En esta sección se recorrerán algunos de los princi-pales logros acontecidos en el campo de la energía du-rante los últimos quince años en Cuba.

4.5.1. Sistema Eléctrico Nacional

Entre 1986 y 1990: La electrificación rural en Cuba tuvosu etapa de oro con la construcción de 3 645 km de líneasde distribución y electrificación de 220 000 viviendas,beneficiándose a más de un millón de personas, de ellas,más de cuarenta mil campesinos organizados encooperativas y otros miles de objetivos socioeconómicos.

1992: La capacidad total del SEN es de 3 676 MW. Laelectrificación llega a 95 % de los más de diez millonesde habitantes.

1997: Se inicia la construcción de una central eléctri-ca de 220 MW con unidades generadoras que utilizancomo combustible el gas acompañante de los yacimien-tos petrolíferos cercanos. La extracción de petróleo na-cional llega a alrededor de 1,5 millones de toneladas. Seinicia el Programa de Ahorro de Electricidad en Cuba(PAEC) como parte de la estrategia de desarrollo de laindustria eléctrica.

4.5.2. Biomasa

1998-2000: Se despliega en todo el país con financiamientoobtenido por CUBASOLAR un programa de construcciónde cocinas eficientes de biomasa (modelo alemánmodificado) con magníficos resultados. Se construyeronmás de mil cocinas y 200 hornos.

4.5.3. Biogás

1998: Se inaugura una planta de biogás para la comunidadcampesina de la CPA “Ignacio Agramonte” del municipioMinas, cercana al batey del central azucarero “NoelFernández”, con la ventaja de contar con la cercanía de lafuente de materia orgánica utilizada (cachaza). La obrasuministra combustible doméstico a la comunidad, y elbiofertilizante obtenido se emplea tanto en los cultivos deviandas y hortalizas de dicho lugar, como en el cultivo deplantas ornamentales.

4.5.4. Hidroenergía

Desde mediados de la década de los años ochenta, en lamontaña se logró introducir la hidroenergía y se cons-truyeron alrededor de 214 micro, mini y pequeñas centraleshidroeléctricas, las cuales beneficiaron a 18 600 viviendas


y 4 500 instalaciones económicas, lo que permitió llevareste servicio a los lugares más remotos de la geografíacubana, donde era imposible la electrificación por el SEN.

1999. Hay instaladas en el país 175 centrales (peque-ñas, mini y micro-hidroeléctricas), veintiséis de ellas co-nectadas al SEN.

4.5.5. Solar fotovoltaica

1989: Se electrifica con energía solar fotovoltaica lacomunidad de El Mulato, en Guamá, Santiago de Cuba.El Combinado de Componentes Electrónicos (CCE) dePinar del Río ha establecido una asociación económicacon una empresa alemana para la producción de celdassolares de silicio. Ya se producen paneles solares dedistintas medidas, que van desde 5 Wp hasta 65 Wp, seconstruyen en diferentes valores y contra demanda paraaplicaciones específicas. En el momento actual lospaneles solares para el programa audio-visual se producenen este combinado.2001: Las instalaciones con sistemas fotovoltaicos (FV)se elevan en Cuba a más de dos mil cuatrocientas, entreellas 307 consultorios médicos, 100 círculos sociales, seishospitales rurales y un gran número de viviendas.

Se electrifican con sistemas solares fotovoltaicos másde dos mil escuelas rurales en todo el país.

4.5.6. Solar pasiva

Se construyeron cinco secadores solares pequeños paraplantas medicinales en las escuelas y uno grande en laEmpresa de Productos Varios de Ciudad de La Habana.Asimismo, un secador solar de tabaco en la Empresa deSan Antonio de los Baños.

4.5.7. Eólica

A todo este esfuerzo se incorporó recientemente el empleode la energía eólica, con instalaciones de pequeñosaerogeneradores de potencia inferior a 1 000 W construidospor el CIES y la participación del grupo de energía eólicade CUBASOLAR y el MINBAS, con el apoyo financierode CUBASOLAR. Estos pequeños sistemas comienzana generalizarse en zonas costeras de la provincia deGuantánamo y otros territorios, a la vez que se trabaja enproyectos para la instalación de máquinas eólicas depotencia mediana al norte de la provincia de Ciego deÁvila y en el extremo más oriental de la provincia deGuantánamo.1999: Se puso en marcha el primer Parque Eólico De-mostrativo Cubano con una potencia de 0,45 MW, ubi-cado en la Isla Turiguanó y equipado con tecnología deavanzada.

4.5.8. Eficiencia energética

1993: Se comienza a utilizar en la Empresa CitrícolaArimao un dispositivo muy útil, barato y de fácilconstrucción y operación, llamado sifón; el que garantizael riego por gravedad de 1,5 caballerías de arroz y 0,5 deplátano; se obtuvieron producciones por el orden de los2 300 quintales, de arroz y 3 000 q de plátano,respectivamente. Su empleo ha reportado un ahorro anualaproximado de $31 000,00 USD por concepto decombustible, piezas de repuesto, aceites y lubricantes, yse logra un riego sistemático, eficiente y sin contaminaciónambiental.

4.5.9. Tecnologías de avanzada

Como parte del Programa Audiovisual se manifestó el inte-rés de probar la efectividad de los sistemas híbridos eólico-fotovoltaicos para electrificar objetivos que sirvieran al do-ble propósito de funcionar como escuelas en horas lecti-vas y como salas de vídeo y TV para las comunidades,ampliando el tiempo de uso de los medios audiovisualesdisponibles. En función de esto se realizaron las coordina-ciones previas con vistas a ejecutar el montaje de los tres

primeros sistemas híbridos en escuelas rurales del muni-cipio Maisí, provincia de Guantánamo.Otro proyecto ejecutado en este marco es el de lafabricación en Cuba de las lámparas fotovoltaicas portátilesSolux 2, de tecnología alemana transferida al ITH deHolguín, cuya primera serie de producción fue de cienlámparas con su panel y su radio.

4.5.10. Otros

1994: Se celebra en La Habana el Primer Taller Interna-cional de Energías Renovables Solar´94 y se constituyela Sociedad Cubana para la Promoción de las FuentesRenovables de Energía y el Respeto Ambiental(CUBASOLAR).1998-1999: Se imprimió la primera edición del libro El ca-mino hacia la era solar, con 30 000 ejemplares, distribuidocomo libro de texto y consulta en las escuelas, en coordi-nación con el MINED, en cumplimiento de una de las di-rectivas del V Congreso del Partido sobre la creación deuna conciencia energética en nuestros estudiantes.

Creación del sitio web de CUBASOLAR en internetpara divulgar el uso de las fuentes renovables de energíaen Cuba.

5. ELECTRICIDAD EN CUBA

5.1. Desarrollo de la electricidad en Cuba

El desarrollo de la electrificación en nuestro país comen-zó desde la época colonial, y al igual que en todos lospaíses fue introducido fundamentalmente para el alum-brado durante la noche, pero inicialmente este alumbradose efectuaba por medio de lámparas que funcionaban conla quema de algunos combustibles; en La Habana, porejemplo, una compañía española suministraba el gas parauna parte de las calles y la tercera parte de las casas queexistían en aquel entonces.

La primera demostración del uso de la electricidad parael alumbrado fue un diseño basado en una máquina devapor que le suministraba su energía a un dínamo y estea una lámpara de arco eléctrico; dicha máquina fue traídaa Cuba en 1877 por el catalán Tomás José Dalmau y re-presentó un avance superior en comparación con el alum-brado por gas, el cual producía molestias a los consumi-dores.

En la primera mitad de la década de los años ochentadel siglo XIX, la iluminación por arco eléctrico llegó a algu-nos ingenios azucareros y esta ya se lograba a partir dedichas lámparas, que se alimentaban a partir de genera-dores eléctricos de poca capacidad. No es hasta el 3 demarzo de 1889 que se instaura un sistema eléctrico parael servicio público con generación centralizada y redes dedistribución dirigidas a algunas zonas de la capital.

El primero de los sistemas eléctricos fue instalado enLa Habana por la compañía Spanish-América, que sólotenía permiso para ensayo y no para monopolizar la ge-neración de electricidad; esta compañía empleaba gene-radores monofásicos Westinghouse de fabricación norte-americana, los cuales se instalaron en el área deTallapiedra, en la bahía de La Habana. En estos momen-tos apareció también otra compañía norteamericana, laThompson-Houston, que al contar con los permisos co-rrespondientes se unió y juntos formaron un sistema com-binado de generación de electricidad. La primera compa-ñía se encargó de la generación de corriente alterna parael alumbrado con bombillos incandescentes, y la segun-da generó corriente directa para las lámparas de arco.

A partir de este momento se inicia la aplicación gene-ralizada al servicio de alumbrado público en otras ciuda-des. Como ejemplo se tiene que el 7 de septiembre de1889 se inaugura un servicio en Cárdenas. Con el desa-rrollo de la guerra de independencia en 1895 no se conti-nuó el paso de la electrificación, pero con la intromisión eintervención en Cuba de los Estados Unidos, a partir de1902 se impuso la época de la neocolonia y comenzarona aparecer y a expandirse algunos negocios, como el es-tablecimiento del servicio de tranvías en la capital. En esepropio año se autorizó a la Compañía de Electricidad de

Cuba la construcción y explotación de un servicio públicodestinado a suministrar energía eléctrica para el barrio deEl Vedado, y en 1905 entró en servicio una planta eléctri-ca de fabricación alemana.

Durante la primera década del siglo XX se establecie-ron nuevos sistemas electroenergéticos en varias ciuda-des del país; por ejemplo, en Santiago de Cuba se organi-zó en 1906 la Compañía de Alumbrado y Tracción, la cualse dedicaba a la electricidad comercial y a los tranvías, yen 1908 entraron en funcionamiento generadores trifásicosde fabricación norteamericana.

En el propio 1906 se estableció en Camagüey un sis-tema de corriente alterna bifásica de origen canadiense.

Entre 1907 y 1908 se crearon los sistemas eléctricosen Matanzas y Cárdenas.

A partir de 1910 se continuó de forma acelerada laintroducción de sistemas eléctricos en las ciudades y enlas zonas rurales; esto lo podemos constatar en lo si-guiente:

••••• Desde 1910 se organizó el servicio eléctrico enCaibarién y se extendió a Remedios.

••••• En 1911 se instaló un generador eléctrico en un centralazucarero de la antigua provincia de Oriente, con unacapacidad que podía satisfacer la demanda del alum-brado y los motores del central, el alumbrado del bateyy dos centrales vecinos; además, este continuó avan-zando y llegó a suministrar energía eléctrica a variospueblos vecinos y a las ciudades de Holguín y Gibara.

••••• En 1913 se puso en servicio la hidroeléctrica del ríode Mataguá, lo que mejoró el servicio eléctrico enCienfuegos, Palmira y Cruces, y siguió avanzando conla creación de la central hidroeléctrica del Hanabanilla.

••••• Durante los años de la década del diez se instalarontres turbogeneradores trifásicos Westinghouse conuna capacidad de 12,5 MW en el terreno de la prime-ra planta en Tallapiedra, en La Habana.

••••• En 1922 se inaugura en el antiguo central Jersey, hoyComplejo Agroindustrial (CAI) “Camilo Cienfuegos”, unaplanta eléctrica con generadores trifásicos con capaci-dad para satisfacer la demanda del alumbrado públicoy el funcionamiento del único tren eléctrico existenteaún en el país que cubría la distancia La Habana(Casablanca)-Versalles (Matanzas). Pero esta plantaen la década del veinte brindaba sus servicios a lasciudades de Matanzas, así como a otras nueve ciuda-des y pueblos cercanos a la línea del ferrocarril.

••••• En el primer cuarto del siglo XX se amplió la electrifi-cación a otros centrales azucareros y se contaba conunos doscientos turbogeneradores con una capaci-dad de unos ciento sesenta megawatt.

A finales de 1928 se estableció el mayor monopolioen Cuba del servicio eléctrico por la compañía norteame-ricana Electrical Bond & Share Company afianzada comotenedora de acciones. Contaba con más de ciento treintay cinco megawatt y unos 4 500 km de líneas de transmi-sión y distribución para suministrar energía eléctrica amás de ciento sesenta y cinco poblaciones. Todas laspropiedades “pertenecían” a la Compañía Cubana de Elec-tricidad, la cual se había organizado en 1927 con arregloa la legislación del estado norteamericano de la Florida.

De 1948 a 1957 se logró aumentar en Cuba la capaci-dad generadora de electricidad de 149 a 362 MW, me-diante el financiamiento de proyectos por bancos norte-americanos; ya en 1958 la Compañía Cubana de Electri-cidad elevó su capacidad de generación a 430 MW y susinstalaciones y equipos se repartían entre dos sistemaseléctricos independientes: uno para la zona centro occi-dental y el otro para la oriental. El total del servicio abar-caba 56 % de la población cubana, que estaba estimadaen unos 6 500 000 habitantes. Este servicio no llegaba auna gran parte de las zonas rurales, a lo que atribuían labaja densidad de población; consideraban que no era fac-tible invertir recursos en instalar redes de distribución deelectricidad en esas zonas.

El triunfo de la Revolución Cubana en 1959 inició unaetapa completamente nueva en la historia y se impuso elmomento de solucionar los problemas planteados en el


Programa del Moncada. En agosto de ese año son reba-jadas las tarifas eléctricas, con lo cual se puso fin a losabusos del monopolio imperialista. El 6 de agosto de 1960se nacionalizó la Compañía Cubana de Electricidad, pa-sando a manos del estado revolucionario la totalidad delservicio eléctrico; de un negocio lucrativo se convirtió enun beneficio total de la población.

A partir del 20 de febrero de 1966 la situación de la gene-ración de electricidad mejoró en el país con la adquisición yentrada en servicio de generadores de la Unión Soviética yChecoslovaquia; se instalaron las primeras unidades en laCentral Termoeléctrica (CTE) Antonio Maceo (RENTÉ) enSantiago de Cuba y en la Máximo Gómez en el Mariel, asícomo se suministró por la URSS el combustible necesario.

Para 1975 ya se había triplicado la capacidad de ge-neración de la industria eléctrica con relación a 1958 conel montaje de varias centrales termoeléctricas; por ejem-plo, en Cienfuegos, Nuevitas, Matanzas y en otros luga-res. Ya en estos momentos el consumo de electricidadpor habitante se incrementó de 406 a 705 kWh, la electri-ficación alcanzó a más de 70 % de la población, y lageneración de electricidad creció de 2 500 a 6 500 GWh.Es bueno destacar también que las líneas eléctricas au-mentaron de 13 098 existentes antes del triunfo de la Re-volución, a 32 067 en 1975; pero se logró integrar en unsolo sistema los dos sistemas eléctricos independien-tes que existían, lo que fue posible con la entrada enservicio en 1973 de las dos primeras líneas de 220 kV;esto representó el nacimiento del Sistema EléctricoNacional (SEN).

En 1985 se alcanzaba un crecimiento de la capacidaden la Industria Eléctrica de 25 %, lo cual posibilitó supe-rar en siete veces la capacidad existente en 1958, y en1992 la capacidad generadora era de 3 675 MW; de és-tos, 488 MW correspondían a los centrales azucareros,mientras que la electrificación del país llegaba a noventay cinco por ciento.

Con la caída del campo socialista y la desaparición dela URSS, unido al brutal bloqueo norteamericano, se esta-blece en el país el Período Especial, pero se adoptan me-didas para continuar con la garantía del servicio eléctricoadecuado a la situación imperante con la adquisicióndeficitaria del petróleo (fuel oil) y la falta de materiales ypiezas de repuesto; a esto se suman las múltiples dificul-tades técnicas y económicas existentes; entonces se pasapaulatinamente a la utilización del crudo nacional.

De 1993 a la fecha la generación de electricidad se haido recuperando, pero también el índice de consumo sefue incrementando; unido a esto, el Partido y el Gobiernoaprobaron como estrategia en 1997 tres direcciones bási-cas, las cuales se habían venido desarrollando satisfac-toriamente con el objetivo primordial de elevar la eficien-cia del servicio eléctrico y eliminar paulatinamente losapagones; estas fueron:

1. Modernizar las centrales termoeléctricas y asimilaraceleradamente el uso del crudo nacional.

2. Construir y explotar nuevas capacidades.••••• Central Termoeléctrica Lidio Ramón Pérez

(FELTON) de origen checo y eslovaco con 500MW de capacidad.

••••• Se comenzó y desarrolló la utilización del gasacompañante de los yacimientos petrolíferos cer-canos con la instalación y explotación de la PlantaENERGÁS, con varias unidades generadoras (tur-binas de gas), localizadas en Varadero y Jaruco.

3. Desarrollar el Programa de Ahorro de Electricidad enCuba (PAEC).

Por otra parte, se tiene que el país ha continuado avan-zando en su programa de electrificación; ejemplo de elloes la electrificación en el 2001, y en tiempo récord, demás de dos mil escuelas primarias rurales; asimismo,lleva a cabo un programa priorizado de electrificación tam-bién de los bateyes de los centrales azucareros.

Al cierre de 2002 la capacidad instalada en el SistemaElectroenergético Nacional fue de 3 308 MW, incluyendola Planta ENERGÁS; la disponibilidad de las centralesestá sobre el setenta y uno por ciento.

5.2 Extracción de petróleo en Cuba y el usodel crudo nacional para la producción deelectricidad

La actividad petrolífera o de los hidrocarburos en Cubadata desde antes de 1881, cuando fue descubierto uncampo de nafta natural cerca de Motembo en la partecentral del país. La exploración hasta 1960 era limitada ysolo se habían descubierto muy pocos lugares. Con eltriunfo de la Revolución y la nacionalización de la indus-tria se creó una compañía petrolera y se continuó el pro-ceso de exploración, lo cual llevó al incremento paulatinodel descubrimiento de otros pozos petroleros; así surgióel gran campo petrolífero de Varadero, estimado en alre-dedor de dos billones de barriles.

A partir de 1991 se incrementó mucho más el procesode exploración, tanto en la tierra firme como en el mar, conla participación de compañías extranjeras, lo cual trajo con-sigo el descubrimiento de nuevos pozos petroleros, comopor ejemplo en Puerto Escondido–Canasí, Yumurí–Seboruco,Boca de Jaruco, Marbella y otros pozos adicionales enVaradero; y así, durante los años de la década del noventala producción petrolera fue aumentando a buen ritmo.

Los estudios realizados de las condiciones geológicas,sísmicas y tectónicas del archipiélago cubano brindan po-sibilidades y potencialidades de la existencia y el descu-brimiento de otros pozos petroleros; ejemplo de ello sonen zonas de Pinar del Río, la Sierra de Los Órganos; enLas Villas, la Sierra del Rosario, Placetas, Camajuaní,Colorados, Remedios, cayo Coco; y en el sector pertene-ciente a nuestro país en el Golfo de México.

Se continúa desarrollando un intenso programa de tra-bajo en torno a las investigaciones y la exploración delterreno, y en el mar próximo a nuestras costas; se tieneuna división en bloques para posibilitar mejor los proce-sos de negociación de exploración a riesgo con vistas ala participación de compañías extranjeras que deseen in-corporarse a la extracción petrolera en Cuba.

En 1989 se inició en la industria eléctrica la utilizacióndel crudo nacional en las centrales termoeléctricas em-pleando unas 350 000 t, y desde 1990 con el recrudeci-miento del bloqueo yanqui a nuestro país y la desintegra-ción de la URSS, al ocurrir una disminución drástica delvolumen de importación de petróleo procedente de estepaís se pasó a un proceso inicial de asimilación paulatinadel uso del crudo nacional en nuestras plantas, a pesarde que sus características (alto contenido de azufre, ele-vada viscosidad y otros componentes) no eran las espe-cificadas en el diseño; pero al agudizarse aún más lascondiciones de bloqueo y considerando el requerimientode satisfacer las necesidades de nuestra economía y dela población, se aceleró más el empleo del crudo nacio-nal y del gas existente, que se pierde con la extraccióndel hidrocarburo. Al cierre del año 2002 se alcanzó el usode unos 2 300 000 t de combustibles nacionales.

5.3 Programa de modernización de las cen-trales termoeléctricas del país

Los objetivos esenciales establecidos en este programafueron:

••••• Adaptación y asimilación paulatina de las instalacio-nes para la quema del crudo nacional.

••••• Mejorar el servicio eléctrico reduciendo paulatinamentelos apagones hasta su eliminación.

••••• Mejoramiento técnico de las instalaciones.

Este programa se ha llevado acabo en:

••••• Centrales termoeléctricas (CTE) de fabricación rusa:

–Unidad No. 6 de la CTE Máximo Gómez (Mariel).–Unidad No. 5 de la CTE Mariel y la Unidad No. 5 de

la CTE Antonio Maceo (RENTÉ).–Unidad No. 8 de la CTE Máximo Gómez y la Unidad

No. 3 de la central termoeléctrica RENTÉ.

– Unidad No. 7 de la CTE Mariel y la Unidad No. 6 dela central termoeléctrica RENTÉ.

– Unidades de la CTE Este de La Habana, ademásdel uso del crudo puede también emplear este tam-bién mezclándolo con gas acompañante.

••••• Central termoeléctrica de fabricación checa yeslovaca:– Unidades No. 5 y 6 de la CTE Diez de Octubre

(Nuevitas).– Las dos unidades de la CTE Lidio Ramón Pérez

con 500 MW.– En el 2002 se ejecuta la CTE Antonio Guiteras

(Matanzas) de fabricación francesa, con una solaunidad de 330 MW.

••••• Se inicia el proceso en el 2003 en la CTE Carlos Ma-nuel de Céspedes (Cienfuegos) con dos unidades deorigen japonés de 158 MW cada una.

• Se debe destacar que el crudo nacional se ha idoasimilando de forma paulatina en las centralestermoeléctricas, su composición ha variado al utilizarinicialmente un crudo tipo 650 cst., luego otro de 900cst. y finalmente de 1 400 cst.

5.4 El programa de ahorro de electricidad enCuba y la contingencia energética

Ahorrar energía es una necesidad económica y significahacer de ella un uso racional; en especial, cuando sugeneración se produce mediante la quema de combusti-bles fósiles, es indispensable reducir al máximo la conta-minación ambiental, y el nivel económico del país es bajocomo en nuestro caso.

El ahorro de energía ha llegado a convertirse en unapráctica universal adoptada en muchos países del mundopor las potencialidades que brinda; en esto han influidolos vaivenes del mercado en las últimas décadas.

En la actualidad el ahorro se considera, realmente yen sí mismo, como una gran reserva de energía; esto nosignifica retornar al pasado cuando los índices de consu-mo eran muy bajos, ni renunciar a las comodidades de lavida moderna, ni reducir los niveles de iluminación de lascasas, hospitales, escuelas, fábricas, etcétera.

Por lo antes expuesto y dada la situación severa debloqueo económico que tiene nuestro país, así como lanecesidad de emplear el combustible nacional (crudo cu-bano) para la producción de electricidad –recurso renova-ble y altamente contaminante– y el incremento del consu-mo y de la demanda eléctrica, nuestro Partido y Gobiernoaprobaron en 1997 la creación y desarrollo de Cuba en elPrograma de Ahorro de Electricidad (PAEC).

Este programa tiene, entre otros, los objetivos bási-cos siguientes:

••••• Reducir la demanda máxima y la tasa de crecimientoanual de consumo eléctrico.

••••• Desarrollar hábitos y costumbres en el uso racionalde la energía y protección del medio ambiente en lasnuevas generaciones.

••••• Desarrollar una nueva normativa y una política de pre-cios que garanticen una buena eficiencia energética detodos los nuevos equipos eléctricos que se instalen.

Mediante el PAEC se logra orientar a todo el país laaplicación de medidas sistemáticas y prácticas de aho-rro para la reducción de los consumos y de la demandaen el horario pico; entre estas se pudieran nombrar lassiguientes:

••••• Instalar los refrigeradores en lugar fresco y separadode la pared, así como usar juntas de refrigeradoresque garanticen un mejor cierre y hermeticidad en laspuertas.

••••• Apagar las luces que no se utilicen.••••• Emplear lámparas fluorescentes y reducir al máximo

el uso de bombillos incandescentes.••••• Decorar las paredes con colores claros, lo cual re-

quiere menos iluminación artificial.


••••• Emplear tejas translúcidas en almacenes, pasillos yescaleras.

••••• Regular la velocidad de los ventiladores de acuerdocon la temperatura ambiental, y limpiar sistemáti-camente el polvo en las aspas de estos.

••••• No olvidar desconectar el calentador de agua si ustedestará fuera de la casa por un tiempo prolongado.

••••• Reunir la mayor cantidad de ropa posible para plan-char una vez por semana y regular el termostato deacuerdo con el tipo de ropa que va a planchar.

••••• Colocar el televisor en lugar fresco y donde no recibadirectamente la luz solar; desconectarlo cuando no lova a utilizar.

••••• Usar la lavadora una vez por semana y fuera del hora-rio pico.

••••• Evitar el bombeo de abasto de agua en los edificiossociales en el horario pico.

5.4.1 Contingencia energética

La situación económica apremiante en el país unida a losdaños ocasionados por los efectos de los fenómenos natu-rales, como los huracanes de gran intensidad que nosimpactaron en años anteriores, así como la reanimaciónque han tenido varios sectores de la economía (industrias,turismo y servicios) y el incremento sostenido del nivel deconsumo eléctrico que se viene desarrollando, hizo queademás de las medidas orientadas por el PAEC el Gobier-no adoptara un plan emergente para el caso de contingen-cia energética considerando la situación que se preveíatambién con el posible incremento de los precios del com-bustible, como en definitiva ha ocurrido en la actualidad.

Nuestro Partido y Gobierno aprobaron en el 2000 pa-sar a la aplicación de un Plan de Contingencia Económi-ca, el cual además de las medidas que por supuesto de-berán aplicarse en el marco del PAEC, se tendrán queaplicar medidas excepcionales en todos los sectores dela economía con vistas a reducir la demanda de la cargaeléctrica en las horas pico durante el día y la noche, asícomo evitar los apagones; entre algunas de las medidasaplicadas se encuentran:

••••• Reducir las importaciones de combustibles.••••• Paralizar las producciones en el horario pico.••••• Desplazar producciones a otros horarios, incluyendo

la madrugada.••••• Paralizar los aires acondicionados no tecnológicos

las 24 horas y en el horario pico los tecnológicos,exceptuando centros de atención a la población yestablecimientos comerciales.

••••• Paralizar cámaras frías, frigoríficos y equipos de refri-geración en horario pico.

••••• Reducir los niveles de iluminación comerciales y ser-vicio, y concluido el horario de trabajo apagar todaslas luces innecesarias.

••••• Establecer un mínimo de demanda de electricidad ala hora pico para cada una de las provincias y contro-lar su cumplimiento.

••••• No operar el riego agrícola en el horario pico y entodos los casos posibles realizarlo solo durante lamadrugada.

El PAEC también tiene entre sus objetivos la promo-ción y realización de proyectos para el aseguramientotécnico, la motivación al ahorro de energía, la actividaddocente-educativa y la implantación de normas y precios.

En relación con esto el Ministerio de Educación des-de el curso 1997-1998 y en coordinación con el Ministeriode la Industria Básica comenzó a desarrollar un proyectodocente-educativo para el ahorro de electricidad denomi-nado PAEME.

5.5 Programa de ahorro de electricidad delMinisterio de Educación (PAEME)

El PAEME tiene como objetivo general contribuir, a travésdel Sistema Nacional de Educación, a la formación en lasactuales y futuras generaciones de una actitud cívica

responsable, que partiendo del conocimiento de la situa-ción energética actual garantice una toma de concienciade la necesidad del uso racional de la energía eléctrica, suahorro y la consecuente contribución de la protección delmedio ambiente en el marco del desarrollo sostenible. En-tre los objetivos específicos se tienen, entre otros, los si-guientes:

••••• Dar a conocer a los estudiantes, trabajadores, familiay comunidad las medidas de ahorro, uso racional dela energía e índices de consumo de los equipos do-mésticos.

••••• Contribuir a la generación de motivaciones e inquietu-des científicas y tecnológicas en los profesionales dela educación, los estudiantes y en la familia, dirigidasal conocimiento, aplicación e incremento de las fuen-tes renovables de energía.

••••• Analizar documentos normativos vigentes para apli-carlos en las temáticas de ahorro energético en losprogramas de las disciplinas del proceso docente-educativo.

5.5.1 Ahorro en las escuelas

Las escuelas poseen elevadas potencialidades para con-tribuir al ahorro de energía eléctrica, mediante un sistemade actividades docentes extracurriculares dirigidas a desa-rrollar en los estudiantes una cultura energética que loscapacite para actuar responsablemente en este sentido.

El ahorro en las escuelas se orienta para cumplimen-tar, entre otras, las actividades siguientes:

••••• Divulgar las medidas de ahorro en las escuelas y enla comunidad.

••••• Insertar el ahorro de energía en la labor educativa dela escuela implicando a todo el personal del centro.

••••• Crear y tener funcionando círculos de interés.••••• Diseñar la estrategia de ahorro para el centro, esta-

blecer las medidas correspondientes y controlar sucumplimiento.

••••• Informar el consumo energético total periódicamenteen las asambleas de los estudiantes y trabajadoresdel centro y realizar evaluaciones en función del aho-rro de la energía.

••••• Realizar actividades escuela-familia-comunidad rela-cionadas con la educación energética y el ahorro dela energía que se caracterice por la participación acti-va de la población y de la escuela.

••••• Convocar eventos, concursos y debates en torno alahorro de la energía y su uso racional.

••••• Realizar excursiones docentes para identificar focospotenciales de alto consumo energético en la comu-nidad e influir en el cambio de conductas, así comoefectuar visitas a centros de producción o serviciosenclavados en la comunidad.

5.6 Hacia la cultura solar

El futuro –la herencia que aportemos a nuestros hijos–depende directamente de las decisiones que ahora tome-mos en relación con las tecnologías energéticas. Conta-mos con varias alternativas, pero al optar por una u otraestamos obligados a considerar no sólo las implicacionestécnicas, sino también –primariamente– las éticas, mo-rales, sociales, medioambientales y políticas.

Si convenimos que la historia humana puede definirsepor la tecnología predominante –los instrumentos–, su per-tenencia social y su contenido ideoestético y productivo,podemos descubrir la orientación autodestructiva del ac-tual esquema energético mundial.

La tecnología y los portadores energéticos contempo-ráneos que la sustentan producen un desarrollo casi in-cuestionable en las estadísticas del consumo (aunque otromundo describen las estadísticas sociales). El andamiajeeconómico de la llamada sociedad de la información des-cansa sobre la filosofía –y la práctica– de la propiedad pri-vada. La humanidad parece llegar a un escenario dondesólo se producen objetos –y sujetos– para la compra-

venta (nada tiene valor si carece de precio). Nuestro tiem-po y cultura se diluyen en las imágenes de la publicidadprimermundista.

El petróleo y la fisión y fusión nucleares aparecieron enla cotidianidad del hombre como los elementos que propi-ciarían la solución eterna de los problemas humanos encuanto a sus necesidades energéticas, pero al final de-muestran su ineficacia para sostener la vida en el planeta.Ni siquiera podrán asegurar la sustentabilidad, entendidacomo la capacidad de los sistemas para desarrollarse conlos recursos propios, de manera tal que su funcionamientono dependa de fuentes externas, aunque se consideren.

El andamiaje económico y el comercio actuales sesustentan sobre el abuso intensivo del petróleo –y loscombustibles nucleares–; y variar el esquema exige tiem-po, recursos –de todo tipo– y voluntad política, porque lasustentabilidad contemporánea afecta –ya pocos lo du-dan– la sostenibilidad de la vida terrestre, asumida comoel uso de la biosfera por las generaciones actuales, altiempo que se mantienen sus rendimientos potencialespara las generaciones futuras.

¿Qué hacer? Alguien –tan anónimo como la propianaturaleza– dijo que no existe nada nuevo bajo el Sol.Valdría añadir que él –el Sol– dicta y sostiene la biografíaterráquea con todos sus elementos y seres a cuestas.

El conocimiento llega a la utilidad social –humana ymedioambiental– cuando lo asumimos como patrimonioactivo, para el bien de todos. Y ya sabemos que el Solofrece generoso –con gratuidad– su energía y enseñan-za: compartir.

El guajiro cubano siempre previó, antes de partir a lafaena, poner un recipiente con agua al Sol, porque deesta forma al regresar tendría –incluso en nuestro inviernotropical– agua tibia para el baño vespertino. Cualquier pros-pecto de la postmodernidad le aconsejaría recurrir a uncalentador eléctrico –bello y eficiente (aunque su eficien-cia pase por la conversión de la energía solar a la energíaquímica del petróleo, y de ésta a la energía “termoeléctrica”,que se distribuye por kilómetros de conductores hasta sucalentador doméstico)–.

El conocimiento –dentro de una cultura energéticasostenible– deberá dotarnos del combustible social quedespoje de la geografía humana el camino energéticoduro –derrochador y centralizador–.

¿Qué hacer? Ante la avalancha consumista y neoliberalanteponer la herencia humanista y solidaria. Cuba –urgidasiempre– reacomoda sus realidades –y necesidades– apartir de algunos principios inalienables: la eficiencia ener-gética, el uso de las fuentes nacionales de energía –endefensa de su soberanía–, el ahorro y el aprovechamientode las fuentes renovables de energía. No importan los ten-táculos del poder imperial –y fascistoide– ni los lindesque impone a la conciencia mundial el siglo de la hege-monía del petrodólar; el hombre redescubrirá su libertad yfelicidad en armonía con la naturaleza: la cultura y civili-zación solar.

NOTAS

1 P. Valdés Castro, et al.: Física Octavo grado, Editorial Puebloy Educación, Ciudad de La Habana, pp. 4-5, 2002.

2 Enciclopedia Microsoft Encarta 2002.3 V. M. Brodianski: Móvil perpetuo antes y ahora, Colección

Ciencia Popular, Editorial Mir, Moscú, 1990.4 En aquella época a lo que hoy conocemos como energía se

le llamaba “fuerza viva”.5 R. P. Feynman, R. B. Leighton y M. Sando: The Feynman

Lectures on Physics, vol. 1, Addison-Wesley, Massachu-setts, 1963.

6 El término trabajo fue introducido por el científico-mecánicofrancés J. Poncelet en 1826.

7 F. Engels: Dialéctica de la naturaleza,. Editora Política, LaHabana, 1979, p. 74.

8 Federico Engels: Dialéctica de la naturaleza. Editora Políti-ca, La Habana, 1979, p. 166.

9 Los términos energía cinética y potencial fueron estableci-dos por los científicos ingleses Sir William Thomson y PeterGuthrie Taitt (1831-1901) en su libro A tratise on NaturalPhilosophie, Oxford, 1867.

10 P. G. Taitt: Force, Nature, 21 de septiembre de 1876.11 K. Taber: “Energy by many other names”, School Science

Review, 70 (252), p. 60, march 1989.

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