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Introducción a la Energía y la Potencia

Lectura para el Estudio de Caso

Definiciones

La diferencia entre Energía y Potencia es probablemente la distinción más importante en el estudio del mundo de la Energía. Debido a que es una práctica muy normal que los medios de comunicación usen de una de manera errónea ambos términos, asumiendo que "potencia" significa electricidad. Por lo tanto, en esta sección trataremos de explicar la diferencia entre ambas cantidades y definiremos las unidades con que cada una es medida.

Energía

Fue hasta principios de 1800 que el término Energía fue desarrollado en un sentido más moderno por los científicos para describir y comparar sus observaciones acerca del comportamiento de los fenómenos como: la transferencia de calor, el movimiento de los cuerpos, el funcionamiento de la máquinas y el flujo de electricidad. Actualmente, conocemos que todos estos procesos pueden ser descritos en términos de diferentes formas de energía, tal como: la energía térmica (calor), energía química (almacenada en baterías y combustibles), energía cinética (en sustancias en movimiento), energía eléctrica, etc.

En la actualidad el término científico estándar, nos dice que la Energía es la capacidad para realizar un trabajo: lo que implica la habilidad de mover un objeto en contra de una fuerza resistente.

Si utilizamos el sistema SI (Sistema Internacional de Unidades) como referencia, la fuerza se mide en newton (N) y la distancia en metros (m), obteniendo así la unidad de (N x m) que es mejor conocida como Joule (J):

Energía [/] = fuerza [ N] x distancia [ m]

Dependiendo del tipo de energía a la que nos refiramos, podemos usar otras unidades empleadas para medirla. Algunas unidades son: la caloría (cal), la unidad térmica británica de energía (BTU) y el kilowatt hora (kWh). A continuación presentamos una tabla resumen de las unidades más usadas para energía.

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Tabla de Unidades

Unidad Símbolo Equivalencia

Joule /Julio J Unidad de energía y trabajo del SI y equivale a la fuerza de un Newton en un desplazamiento de un metro.

Caloría cal Cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua en un grado centígrado.

Kilowatt-hora /Kilovatio-hora

kWh Unidad practica de energía. Equivale al consumo de un kW durante una hora. 1kWh=3,6000,000 J.

Tonelada equivalente de petróleo tep Equivale a la energía que hay en una tonelada de petróleo, tomando el valor convencional de: 1 tep=11.622kWh.

Tonelada equivalente de carbón.1 tec Representa la energía liberada por la combustión de 1 tonelada de carbón.

Termia th Unidad de energía utilizada para el suministro de gas natural. 1 th= 1,000,000 calorías.

British Thermal Unit/ Unidad térmica británica de energía.

BTU Unidad del sistema Inglés. 1 BTU equivale a la cantidad de valor necesaria para aumentar la temperatura de una libra de agua, un grado Fahrenheit.

Kilocaloría/Kilogramo Kcal/kg Aplicada a un combustible, indica el número de kilocalorías que obtendríamos en la combustión de 1 kg de ese combustible.

1 Equivalencia : 1 tep= 1.428 tec

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Como se mencionó anteriormente, existen diversas formas en que la energía puede manifestarse. Las formas más conocidas se mencionan a continuación.

Energía Potencial.

Es la energía que mide la capacidad que tiene un sistema para realizar un trabajo en función exclusivamente de su posición o configuración. Puede pensarse como la energía almacenada en el sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar. Suele abreviarse U o Ep.

U = mgh

Donde: m = masa g = gravedad h = altura

Energía Cinética

La energía cinética es la energía que posee un objeto debido a su movimiento, esta energía depende de la velocidad y masa del objeto según la ecuación:

Ec = ½ m v2

Donde: m = masa (se mide en kg) v = velocidad (se mide en metros/segundo)

Un ejemplo de su aplicación es a través de la energía cinética generada por las corrientes de aire y que mueve las aspas de una turbina eólica para generar energía eléctrica.

Energía térmica

Es la energía liberada en forma en calor, puede obtenerse mediante la naturaleza o mediante una reacción química exotérmica, reacciones nucleares o proceso mecánicos. Es posible aprovechar energía de la naturaleza que se encuentra en forma de energía térmica calorífica, como la energía geotérmica o la energía solar fotovoltaica.

Calor.

Es definido como la energía transferida de un sistema a otro, debido a una diferencia de temperatura entre ellos. Por ser una forma de energía su unidad en el SI es el Joule. La ecuación matemática que relaciona la cantidad de calor que intercambia una masa m con respecto a la variación de temperatura que experimenta se describe a continuación:

Q = mcAT Dónde:

Q= Calor m= masa c= calor específico

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AT = cambio de temperatura

Poder Calorífico

Recordemos que la energía puede existir de diferentes formas, cuando hablamos de la energía térmica (Calor) debemos referirnos al poder calorífico de un material.

Es la cantidad de energía en forma de calor que un kilógramo de material puede desprender al oxidarse de forma completa. Sus unidades son KJ/Kg, Kcal/kg, BTU/Lb y también pueden ser expresadas en Kcal/m3.

Energía Eléctrica.

Es la energía resultante de una diferencia de potencial entre dos puntos y que permite obtener una corriente eléctrica entre los dos, para obtener algún tipo de trabajo. También puede transformarse en otros tipos de energía entre las que se encuentran energía luminosa o luz, la energía mecánica y la energía térmica.

E = P x t

Donde:

P = potencia en watt t = tiempo de uso en horas

Energía consumida.

La energía consumida por un dispositivo eléctrico se mide en watts-hora(Wh), o en kilowatts- hora (kWh). Normalmente las empresas que suministran energía eléctrica a la industria y los hogares, en lugar de facturar el consumo en watts-hora, lo hacen en kilowatts-hora (kWh). La potencia en watts (W) o kilowatts (kW) de todos los aparatos eléctricos debe figurar junto con el voltaje en una placa metálica ubicada, generalmente, en la parte trasera de dichos equipos. La fórmula para calcular la energía de un dispositivo eléctrico es la misma que se usa en la definición anterior.

Potencia.

Los términos de energía y potencia son utilizados informalmente como sinónimos, pero es de vital importancia distinguirlos.

Potencia (valor instantáneo) es la velocidad de realizar un trabajo, en otras palabras es la velocidad a la que la energía es convertida de una forma a otra o transferida de un lugar a otro. Su unidad de medida es el watt (W) y un watt está definido como un J/s. (Por lo tanto, un watt es equivalente a un J/s.)

La potencia eléctrica viene dada por: P = V * I

Dónde: P= Potencia. V= Voltaje. I= Corriente.

Potencia Instalada

Es la capacidad de energía que puede generar y entregar un sistema de generación en condciones ideales. Sus unidades se dan en MW, KW, Etc. En otras palabras es la capacidad máxima de generación de energía.