La Energía


¿Qué es la Energía?


Si piensas el la palabra “ENERGÍA”, seguramente la asociarás con imágenes muy variadas y diferentes. Desde los “campos de Energía” de las películas de ciencia ficción a los “centros de Energía corporales” de algunas disciplinas orientales. De las “Energías renovables” a las “bebidas energéticas”. Muchos conceptos diferentes (y no todos acertados) alrededor de una sola palabra: ENERGÍA.


Entonces, ¿Qué es la Energía?


Para nosotros, y en el contexto del trabajo técnico, definiremos a la energía como “la capacidad para realizar un trabajo


Esta definición adquiere más claridad si la aplicamos a nosotros mismos: cuando estamos cansados, decimos que no podemos hacer nada, que todo nos cuesta, o que no tenemos energía. Al contrario, cuando tenemos energía es que podemos realizar tareas, correr, saltar o movernos de un lado a otro. En el caso de sistemas físicos, un resorte comprimido tiene energía, porque al soltarlo es capaz de mover algo; el agua contenida en un dique también, porque al liberarla, el agua puede mover una turbina, que a su vez genera electricidad. Las reacciones químicas también liberan energía, a través de la combustión por ejemplo, como en el caso de un fósforo, donde la energía de la reacción química se transforma en luz y calor o en el interior de nuestro organismo, donde los alimentos se procesan y su energía es utilizada para mantener nuestra temperatura corporal o realizar movimientos.


Los ejemplos son incontables, la energía está presente en todas partes a nuestro alrededor y se manifiesta de muy variadas formas, cambiando constantemente de una forma a otra diferente.


Tipos de energía


La energía es una sola cosa, pero se presenta de muy variadas formas. Por eso decimos que hay varios “tipos” distintos de energía, según los fenómenos que estén asociados a ella.



La lista podría seguir, según el criterio que utilicemos para clasificar los tipos de energía, pero los mencionados son los mas importantes.


Transformaciones de la energía


La energía no sólo se manifiesta de formas muy variadas sino que también está constantemente cambiando de una a otra. Cuando esto sucede decimos que hay una transformación de la energía.


Por ejemplo, veamos todas las transformaciones que ocurren en el interior de una máquina compleja como un automóvil: el combustible contiene energía química que se libera durante la combustión en el motor convirtiéndose en energía mecánica (movimiento del motor). Este movimiento se transmite a las ruedas, pero también al alternador, que la transforma en energía eléctrica para cargar la batería, es decir vuelve a energía química. La batería hace funcionar muchos dispositivos eléctricos, como las luces (energía luminosa) o el desempañador (energía térmica) y equipos electrónicos, como el reproductor de CD para escuchar música (energía mecánica).


Seguramente podríamos encontrar varias cadenas distintas de transformación de la energía en sus distintas formas en este mismo ejemplo del automóvil o en cualquier otra máquina o proceso que podamos observar. La transformación de la energía es una característica básica de la Naturaleza.


Principio de conservación de la energía


Como vimos en el punto anterior, la energía se transforma constantemente de un tipo a otro, cambiando permanentemente de forma. Sin embargo, a pesar de todas las transformaciones que puedan suceder, hay algo que siempre permanece invariable: la cantidad de energía. Si nosotros medimos la cantidad de energía de cierto tipo disponible y luego la sometemos a distintas transformaciones, convirtiéndola en energía de otro tipo; no importa la cantidad de veces que lo hagamos, ni el tipo de transformación que realicemos, al final tendremos siempre la misma cantidad de energía que al comienzo. Esto es un principio básico: la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma y a veces se lo denomina “principio de conservación de la energía”.


Medición de la Energía


La energía es una magnitud física y por lo tanto puede ser medida. La unidad de medida de la energía en el Sistema Internacional de Unidades (que es el que nosotros empleamos) es el JOULE (a veces se usa la versión castellanizada “Julio”). En algunos casos se usan otras unidades. Por ejemplo para calcular la energía que aportan los distintos alimentos a nuestro cuerpo se emplea la caloría (cal) o kilo caloría (kcal = 1000 cal). Una caloría equivale a 4,168 Joule.


Eficiencia


En general, las transformaciones energéticas se realizan porque disponemos de la energía en una forma y nos interesa usarla en una forma diferente, empleando para ello un artefacto o dispositivo que realice la conversión necesaria. Un ejemplo es una lamparita eléctrica, en la que se transforma energía eléctrica en energía luminosa. Sin embargo, esta transformación generalmente no es perfecta: nunca se convierte el 100% de la energía inicial en el tipo de energía que nosotros queremos o necesitamos. Volviendo al ejemplo de la lamparita, sabemos por experiencia que además de transformarse en luz, la energía eléctrica también se convierte en calor. Si la lámpara fuera perfecta, la totalidad de la electricidad se convertiría en luz, sin generación alguna de calor.


Para poder medir el grado de esta “perfección” de los dispositivos que convierten la energía se emplea el concepto de “eficiencia” o “rendimiento”, como la relación entre la cantidad de energía de salida aprovechada y el total de energía que ingresa al mismo:



En el caso de las lámparas, la eficiencia varía según el tipo. En las lámparas incandescentes, las viejas “bombitas” o “lamparitas”, es tan bajo como el 20%, mientras que en las de bajo consumo o fluorescentes está alrededor del 80%.



Fig 1: Eficiencia de una lámpara incandescente y una bajo consumo


Degradación de la Energía


Hay artefactos o dispositivos mas eficientes que otros para realizar transformaciones de energía. En el punto anterior vimos que las lamparitas tienen una eficiencia muy baja transformando la energía eléctrica en luminosa, pero que las fluorescentes son mucho mejores, logrando porcentajes de eficiencia mucho mas elevados. ¿Será posible lograr una eficiencia del 100%?.


Una eficiencia del 100% no es posible, y no es debido a un problema o una incapacidad tecnológica, sino a otro aspecto básico de la Naturaleza: la energía se degrada. Durante sus transformaciones, la energía sufre un proceso de degradación. Esto significa que, aunque se tenga la misma cantidad de energía y se cumpla la ley de conservación, puede ocurrir que se convierta en una energía menos útil. Por ejemplo, en un auto , la energía química aportada por el combustible se transforma en energía mecánica al mover el auto, pero el rozamiento de las ruedas con el piso, las fricciones internas del motor y la transmisión y hasta el rozamiento del auto con el aire producen calor. Si hacemos un balance entre la energía aportada a través del combustible, la energía mecánica del auto y la energía térmica producida por fricción, comprobaremos que no se ha “perdido” energía y el principio de conservación de la energía se cumple, pero el calor generado por fricción disminuye la eficiencia del auto como “conversor” de energía. Además, sería muy complicado e ineficiente recuperar el calor generado por la fricción para otra cosa, por ejemplo, mover otro motor: la energía no se ha perdido, pero se ha transformado en otra menos útil.


Video sobre energía:


¿Qué es la energía?



Tipos de energía: