Antaño, para descubrir petróleo, nos conformábamos con vagos indicios. Se cuenta incluso que, sobre el terreno, para elegir el lugar donde se perforaría, el jefe del equipo tenía por costumbre lanzar su gorra a\ aire y horadar allá donde hubiera caído. Sin embargo, hoy, la prospección ha pasado a ser una tarea totalmente científica. Los trabajos de perforación son costosos, y es preciso que se apoyen en indicios seguros. Ante todo, se establecen mapas geológicos, tarea en la que la fotografía aérea es de gran utilidad. Después, el geólogo examina las capas superficiales y emite hipótesis sobre la naturaleza y la estructura del subsuelo, ayudado por los paleontólogos, que estudian los fósiles. Por último, el geofísico pone en juego todo un arsenal. El método magnético consiste en investigar aquellas anomalías del campo magnético terrestre que son causadas por la existencia en el subsuelo de ciertas masas de terreno. Suspendido de un avión, un magnetómetro sobrevuela la región a estudiar y revela estas anomalías. El método gravimétrico pone en evidencia las anomalías locales de la gravedad, que se deben a la estructura de los terrenos hundidos en el subsuelo. Por este sistema se obtienen los indicios que permiten saber si existen en el subsuelo pliegues geológicos en los que pudiera haberse acumulado el petróleo.
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¿Qué es la energía química?
La energía química es aquella almacenada en un átomo o una molécula, que puede ser liberada mediante una reacción química. Por ejemplo, el petróleo tiene energía química almacenada en su estructura atómica y molecular; si lo quemamos, toda esa energía se libera en forma de calor, que podemos aprovechar de muchas maneras, para mover un automóvil, digamos, o para producir energía eléctrica en una planta termoeléctrica.
¿A qué se le llama energía potencial?
La energía potencial es aquella que de alguna manera está "guardada" en algún "sitio" y que puede convertirse en otras formas de energía, cinética, por ejemplo. La energía potencial es una de las dos formas de energía mecánica; la otra es la cinética. Si un cuerpo en movimiento no está sujeto a ninguna fuerza, su velocidad no cambia y por lo tanto su energía cinética es siempre la misma, es decir, se conserva.
Cuando el cuerpo está sujeto a una fuerza la energía cinética cambia; pero, según el tipo de fuerza que esté actuando, a veces es posible definir una energía potencial de manera que la suma de la cinética más la potencial, es decir, la energía mecánica, se conserve. Las fuerzas con las que es posible hacer esto se llaman fuerzas conservativas, y las que no lo permiten se llaman fuerzas disipativas.
Cuando el cuerpo está sujeto a una fuerza la energía cinética cambia; pero, según el tipo de fuerza que esté actuando, a veces es posible definir una energía potencial de manera que la suma de la cinética más la potencial, es decir, la energía mecánica, se conserve. Las fuerzas con las que es posible hacer esto se llaman fuerzas conservativas, y las que no lo permiten se llaman fuerzas disipativas.
Energía de un Torrente Cautivo
Casi un décimo de la fuerza eléctrica usada en los Estados Unidos es generada por el agua de las presas, y casi toda la restante procede de agua calentada para generadores de vapor. Las plantas hidroeléctricas trabajan según un sencillo principio: cuanto mayor sea la distancia vertical entre el agua de la presa y las turbinas, mayor será la fuerza generada. Las turbinas están conectadas por un eje impulsor al generador que está encima de ellas; algunas pueden enviar hasta 300.000 caballos de fuerza a los electroimanes que producen la corriente. Los proyectos hidroeléctricos, como las presas Grand Coulee y Hoover, son monumentos de la ingeniería. Pero su construcción puede ser materia de controversia. Los grupos conservacionistas se oponen, por ejemplo, a la construcción de una presa hidroeléctrica proyectada en el Gran Cañón.
El futuro de la energía solar
El Sol, que puede ser considerado un enorme reactor termonuclear, puede ofrecer al hombre una ayuda que hoy en día es difícil calibrar con exactitud. Desde el año 1955 existe la Solar Energy Society, asociación internacional cuya finalidad es profundizar en las investigaciones acerca del Sol, para obtener datos sobre la forma de utilizar sus radiaciones.
Hasta hoy se han realizado algunos aparatos capaces de utilizar la energía solar.
Uno de ellos es el faro Crossness, situado en el estuario del Támesis, que aprovecha el Sol transformando su luz en electricidad, alimentando así las baterías que son necesarias para encender su foco. En las cercanías de Nervi se han experimentado tres centrales de energía solar: unos espejos circulares especialmente diseñados hacen converger los rayos del Sol sobre una caldera, en la que se genera vapor destinado a producir fuerza motriz.
Las baterías de muchos satélites artificiales suelen alimentarse también por medio de la energía solar.
Hasta hoy se han realizado algunos aparatos capaces de utilizar la energía solar.
Uno de ellos es el faro Crossness, situado en el estuario del Támesis, que aprovecha el Sol transformando su luz en electricidad, alimentando así las baterías que son necesarias para encender su foco. En las cercanías de Nervi se han experimentado tres centrales de energía solar: unos espejos circulares especialmente diseñados hacen converger los rayos del Sol sobre una caldera, en la que se genera vapor destinado a producir fuerza motriz.
Las baterías de muchos satélites artificiales suelen alimentarse también por medio de la energía solar.
¿Quién obtuvo por primera vez energía atómica por una reacción en cadena?
¿De dónde provienen los combustibles fósiles?
El carbón, el petróleo y el gas natural se llaman combustibles fósiles porque se formaron de los restos de las plantas y animales prehistóricos. El carbón se formó de enormes árboles y plantas que crecían cerca a los pantanos, hace 345 a 280 millones de años. Al morir, los árboles caían en los pantanos. Con los años, el peso del material que les caía encima extraía el agua de los árboles, convirtiéndolos en carbón.
Hay varias clases de carbón. El más duro es la antracita que proporciona mucho calor al ser quemada.
El petróleo y el gas natural se formaron de diminutos animales y plantas que se hundieron en el lecho marino y quedaron enterrados bajo capas de arena y barro. Millones de años más tarde, se convirtieron en gas y petróleo. El petróleo se encuentra en "burbujas" bajo la corteza terrestre.
Hay varias clases de carbón. El más duro es la antracita que proporciona mucho calor al ser quemada.
El petróleo y el gas natural se formaron de diminutos animales y plantas que se hundieron en el lecho marino y quedaron enterrados bajo capas de arena y barro. Millones de años más tarde, se convirtieron en gas y petróleo. El petróleo se encuentra en "burbujas" bajo la corteza terrestre.
Energía potencial y cinética en un péndulo
Cuando un péndulo está en una posición lateral posee energía potencial, o sea, que por su situación se halla en disposición de realizar un trabajo. Cuando empieza a moverse hacia la posición central, la energía estática se transforma en energía cinética que, al pasar al otro lado, vuelve a ser estática.
El péndulo ideal
El péndulo ideal no pierde energía cuando se mueve. La energía potencial se transforma enteramente en energía cinética, y viceversa, porque el péndulo, en cada movimiento, recorre la misma distancia.
El péndulo real
Sin embargo, en la práctica el péndulo pierde siempre una parte de la energía mecánica, que escapa en forma de energía calórica. Para dar un ejemplo, cuando un coche corre cuesta abajo, no por ello se transforma toda la energía potencial en energía cinética. A causa de la fricción se pierde una parte de energía, y el coche no sube cuesta arriba tanto como antes ha bajado.
El péndulo ideal
El péndulo ideal no pierde energía cuando se mueve. La energía potencial se transforma enteramente en energía cinética, y viceversa, porque el péndulo, en cada movimiento, recorre la misma distancia.
El péndulo real
Sin embargo, en la práctica el péndulo pierde siempre una parte de la energía mecánica, que escapa en forma de energía calórica. Para dar un ejemplo, cuando un coche corre cuesta abajo, no por ello se transforma toda la energía potencial en energía cinética. A causa de la fricción se pierde una parte de energía, y el coche no sube cuesta arriba tanto como antes ha bajado.
Movimiento pendular
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La gran transformación de la energía
Cuando se da cuerda a un reloj se realiza un trabajo que, en forma de energía, queda "almacenado" en la cuerda. Energía es todo lo que puede transformarse en trabajo mecánico. Cuando separamos un péndulo de la vertical, se realiza un trabajo. Mediante éste, el péndulo recibe cierta energía potencial. Al soltarlo, la energía potencial se transforma en energía cinética (o energía de movimiento). De la misma manera, la energía potencial del agua de un pantano se transforma en energía cinética que, en los generadores de una central, proporciona electricidad. La energía de radiación del Sol proporciona energía mecánica a los vientos y al agua. La energía solar puede transformarse también en energía química, mediante las plantas y el oxígeno. Los animales comen plantas y transforman la energía química en calor y energía mecánica (energía muscular).
Lo que sabemos de la electricidad
Hace unos 200 años el hombre logró que la electricidad fluyera en una corriente y así realizara trabajos útiles. Lo curioso es que aun hoy en día nadie sabe con certeza lo que es la electricidad. Pero aunque hay muchas cosas que todavía ignoramos acerca de la electricidad, hemos podido descubrir mucho sobre su funcionamiento.
Sabemos que nadie puede ver la electricidad, como nadie puede ver el viento.
Sabemos también que la electricidad se asemeja al viento. El viento es una fuerza - una forma de energía. También lo es la electricidad. Aunque no podamos ver el viento, podemos ver lo que hace. Dobla los árboles, hace girar los molinos de viento, empuja a los barcos de vela. Podemos ver lo que hace la electricidad, aunque no podemos ver a la electricidad misma. La electricidad hace funcionar motores, enciende lámparas y realiza muchas otras cosas.
Sabemos producir electricidad en grandes cantidades y a bajo costo.
Sabemos enviarla rápidamente de un lugar a otro, por alambres.
Sabemos medir la fuerza de la electricidad.
Sabemos regularla.
Sabemos que nadie puede ver la electricidad, como nadie puede ver el viento.
Sabemos también que la electricidad se asemeja al viento. El viento es una fuerza - una forma de energía. También lo es la electricidad. Aunque no podamos ver el viento, podemos ver lo que hace. Dobla los árboles, hace girar los molinos de viento, empuja a los barcos de vela. Podemos ver lo que hace la electricidad, aunque no podemos ver a la electricidad misma. La electricidad hace funcionar motores, enciende lámparas y realiza muchas otras cosas.
Sabemos producir electricidad en grandes cantidades y a bajo costo.
Sabemos enviarla rápidamente de un lugar a otro, por alambres.
Sabemos medir la fuerza de la electricidad.
Sabemos regularla.
¿Cómo se produce el uranio para los reactores nucleares?
El uranio se encuentra en la Tierra en cantidades medias que oscilan entre los 3 y los 4 gramos por tonelada de roca. Su extracción es sumamente costosa y exige complicadas operaciones. Por si fuera poco, el material más adecuado para las desintegraciones atómicas es el Uranio 235, pero en el uranio natural sólo existe un átomo del tipo 235 por cada 140 átomos de Uranio 238. Por consiguiente, son necesarias otras muchas operaciones delicadísimas para obtener un combustible atómico que contenga exclusivamente el Uranio 235.
Una vez iniciada la reacción atómica, que se produce bajo un estrecho control, la energía que se libera en el reactor, especialmente en forma de calor, es trasladada a una caldera donde genera el vapor que luego será destinado a las más diversas finalidades.
Una vez iniciada la reacción atómica, que se produce bajo un estrecho control, la energía que se libera en el reactor, especialmente en forma de calor, es trasladada a una caldera donde genera el vapor que luego será destinado a las más diversas finalidades.
¿Qué es el combustible nuclear?
El combustible de las centrales nucleares es el uranio, en forma de pastillas que se apilan en tubos. Esos tubos se agrupan en haces y se colocan en el reactor, que está lleno de agua, rodeado de barras de control. Cuando se sacan las barras de control del reactor, los átomos de uranio empiezan a fisionarse y la temperatura del agua se eleva. El agua en ebullición genera vapor, que mueve unas turbinas conectadas a generadores eléctricos.
¿Qué se hace con los residuos de las centrales nucleares?
Además de calor, durante la fisión nuclear el uranio emite una radiación nociva. Por eso los reactores nucleares están formados de varias capas gruesas de metal y hormigón, que evitan que los materiales radioactivos escapen al medio ambiente. Los tubos usados son también muy radioactivos. Se enfrían en agua durante varios años antes de cargarlos en contenedores y transportarlos hasta un depósito de residuos, donde se entierran en túneles a gran profundidad, lejos de donde hay personas.
¿SABÍAS QUE...?
Los submarinos nucleares pueden
navegar ininterrumpidamente
durante 25 años sin necesidad de repostar.
¿Qué se hace con los residuos de las centrales nucleares?
Además de calor, durante la fisión nuclear el uranio emite una radiación nociva. Por eso los reactores nucleares están formados de varias capas gruesas de metal y hormigón, que evitan que los materiales radioactivos escapen al medio ambiente. Los tubos usados son también muy radioactivos. Se enfrían en agua durante varios años antes de cargarlos en contenedores y transportarlos hasta un depósito de residuos, donde se entierran en túneles a gran profundidad, lejos de donde hay personas.
¿SABÍAS QUE...?
Los submarinos nucleares pueden
navegar ininterrumpidamente
durante 25 años sin necesidad de repostar.
¿Cuál es el combustible que probablemente reemplaze a la gasolina?
En la actualidad, el etanol es un aditivo del combustible utilizado para reemplazar o disminuir la necesidad de combustibles fósiles en camiones, automóviles y otros motores. La mayor parte de este etanol proviene de los azúcares del maíz y la caña de azúcar, pero aún se siguen buscando otras fuentes de azúcares.
"El candidato más probable? El etanol proveniente de los azúcares de la celulosa, o "grassolina," como uno de mis colegas investigadores le gusta llamarlo, "dice Tim Donohue, profesor de bacteriología de la Universidad Wisconsin-Madison y director del Centro de Investigación de Bionergía de los Grandes Lagos.
El problema es que, si bien la celulosa es una forma abundante de biomasa vegetal, ésta no se puede romper fácilmente en azúcares. Como consecuencia de ello, muy poco de la celulosa de la planta se utiliza hoy para generar combustible.
"La sociedad tiene miles de años de experiencia en la producción de etanol de la cerveza y el vino", dice Donohue. "Una vez que descifremos el código de la celulosa y liberemos los azúcares a partir de sus fibras, podremos empezar a generar etanol y otros combustibles de biomasa celulósica."
"¿Cuáles son las principales ventajas de utilizar etanol de celulosa para alimentar a nuestros automóviles", pregunta Donohue. "Reduciremos el gasto importando energía, tiene el potencial de hacer menos daño a nuestro medio ambiente, y tiene la capacidad de convertir los residuos agrícolas o de otro tipo en combustible".
"El candidato más probable? El etanol proveniente de los azúcares de la celulosa, o "grassolina," como uno de mis colegas investigadores le gusta llamarlo, "dice Tim Donohue, profesor de bacteriología de la Universidad Wisconsin-Madison y director del Centro de Investigación de Bionergía de los Grandes Lagos.
El problema es que, si bien la celulosa es una forma abundante de biomasa vegetal, ésta no se puede romper fácilmente en azúcares. Como consecuencia de ello, muy poco de la celulosa de la planta se utiliza hoy para generar combustible.
"La sociedad tiene miles de años de experiencia en la producción de etanol de la cerveza y el vino", dice Donohue. "Una vez que descifremos el código de la celulosa y liberemos los azúcares a partir de sus fibras, podremos empezar a generar etanol y otros combustibles de biomasa celulósica."
"¿Cuáles son las principales ventajas de utilizar etanol de celulosa para alimentar a nuestros automóviles", pregunta Donohue. "Reduciremos el gasto importando energía, tiene el potencial de hacer menos daño a nuestro medio ambiente, y tiene la capacidad de convertir los residuos agrícolas o de otro tipo en combustible".
¿Dónde se perforó el primer pozo de petróleo?
El petróleo es demasiado valioso y la perforación para encontrarlo demasiada costosa simplemente para adivinar dónde se encuentra. Los pozos son perforados con la mejor evidencia científica disponible para tener éxito. Un pozo seco o un duster, como los perforadores llaman a un pozo que no produce, es un error muy costoso para los inversores.
Los geólogos utilizan el magnetómetro, el sismógrafo y el gravímetro en la búsqueda de petróleo. Estos instrumentos ayudan a localizar las formaciones rocosas adecuadas donde el petróleo es más probable que se encuentre. Los geólogos también estudian las paredes de los cañones en busca de afloramientos de ciertos tipos de roca. Las fotografías aéreas también son estudiadas. Incluso los cambios en el número y el tipo de plantas en un área determinada pueden ofrecer una pista.
¿Cuánta electricidad se genera con carbón en los Estados Unidos?
Wyoming, Virginia Occidental y Kentucky producen la mayor parte del carbón mineral que se utiliza en los Estados Unidos para generar electricidad.
Otro combustible con el que se genera energía es el gas natural que proviene principalmente de Texas, Nuevo México, Wyoming y Oklahoma, así como de mar adentro en el Golfo de México.
También existen enormes reservas de gas natural en Arkansas y Oklahoma.
Más de la mitad de la electricidad de los EE.UU. se genera con carbón, mientras que una cuarta parte de los hogares estadounidenses se calientan con gas natural.
El carbón mineral es la mayor fuente de energía para la generación de electricidad en todo el mundo, y es una de las mayores fuentes mundiales de emisiones de dióxido de carbono.
Otro combustible con el que se genera energía es el gas natural que proviene principalmente de Texas, Nuevo México, Wyoming y Oklahoma, así como de mar adentro en el Golfo de México.
También existen enormes reservas de gas natural en Arkansas y Oklahoma.
Más de la mitad de la electricidad de los EE.UU. se genera con carbón, mientras que una cuarta parte de los hogares estadounidenses se calientan con gas natural.
El carbón mineral es la mayor fuente de energía para la generación de electricidad en todo el mundo, y es una de las mayores fuentes mundiales de emisiones de dióxido de carbono.
¿En qué parte de los EE.UU. se usa más la energía del viento
La energía eólica se utiliza para generar electricidad en su mayoría en la parte occidental de los Estados Unidos.
El gobierno federal estadounidense ha establecido una meta para el uso de la energía eólica de al menos un 5 por ciento de toda la energía eléctrica de la nación para el año 2020.
Parques eólicos a gran escala que operan en California, Texas, Minnesota, Iowa, Wisconsin, Colorado y Oregon, y varios otros estados están experimentando con este método no contaminante para la producción de energía.
En total, ya había unos 13.000 aerogeneradores para la generación de electricidad en los Estados Unidos en 2000.
Uno de los mayores parques eólicos está cerca de Storm Lake, en el noroeste de Illinois.
El parque utiliza 257 turbinas de viento, altas torres con aspas en la parte superior, para convertir la energía cinética del viento en energía mecánica, que luego es convertida en los generadores en electricidad.
Esta electricidad se transfiere a una red de suministro eléctrico local para su uso en los hogares.
El gobierno federal estadounidense ha establecido una meta para el uso de la energía eólica de al menos un 5 por ciento de toda la energía eléctrica de la nación para el año 2020.
Parques eólicos a gran escala que operan en California, Texas, Minnesota, Iowa, Wisconsin, Colorado y Oregon, y varios otros estados están experimentando con este método no contaminante para la producción de energía.
En total, ya había unos 13.000 aerogeneradores para la generación de electricidad en los Estados Unidos en 2000.
Uno de los mayores parques eólicos está cerca de Storm Lake, en el noroeste de Illinois.
El parque utiliza 257 turbinas de viento, altas torres con aspas en la parte superior, para convertir la energía cinética del viento en energía mecánica, que luego es convertida en los generadores en electricidad.
Esta electricidad se transfiere a una red de suministro eléctrico local para su uso en los hogares.
¿Cuál de los dos tipos de voltaje, DC o AC, se utiliza en nuestros hogares?
La invención por parte de Thomas A. Edison de la bombilla llevó a la creación de la Edison Company Energy.
Tenía una planta de energía en Nueva York, pero era enorme y sólo podía transmitir electricidad a no más de un kilómetro cuadrado a través de gruesos y peligrosos cables.
El problema era que Edison estaba usando DC (corriente directa), una fuente muy ineficiente de energía.
He aquí por qué: la corriente eléctrica pierde la menor cantidad de energía cuando viaja en gruesos cables de alta tensión, pero los altos voltajes no son seguros para usar en los hogares.
Nikola Tesla encontró una solución en el sistema AC (corriente alterna). Una corriente alterna fluye alternativamente en ambas direcciones, y la tensión se puede controlar fácilmente.
Tesla demostró que la corriente alterna se podía transmitir de manera eficiente a altos voltajes y a grandes distancias. Cuando la corriente llegaba a los puntos donde iba a ser transferido a los hogares, unos dispositivos llamados transformadores podían disminuir el voltaje a niveles seguros en las casas. Esto no es posible con el voltaje DC.
Tesla también inventó todos los diferentes componentes del sistema de transmisión eléctrica: el generador (para la planta de energía), transformadores, líneas de transmisión, el motor (para los aparatos de casa) y las luces.
Tenía una planta de energía en Nueva York, pero era enorme y sólo podía transmitir electricidad a no más de un kilómetro cuadrado a través de gruesos y peligrosos cables.
El problema era que Edison estaba usando DC (corriente directa), una fuente muy ineficiente de energía.
He aquí por qué: la corriente eléctrica pierde la menor cantidad de energía cuando viaja en gruesos cables de alta tensión, pero los altos voltajes no son seguros para usar en los hogares.
Nikola Tesla encontró una solución en el sistema AC (corriente alterna). Una corriente alterna fluye alternativamente en ambas direcciones, y la tensión se puede controlar fácilmente.
Tesla demostró que la corriente alterna se podía transmitir de manera eficiente a altos voltajes y a grandes distancias. Cuando la corriente llegaba a los puntos donde iba a ser transferido a los hogares, unos dispositivos llamados transformadores podían disminuir el voltaje a niveles seguros en las casas. Esto no es posible con el voltaje DC.
Tesla también inventó todos los diferentes componentes del sistema de transmisión eléctrica: el generador (para la planta de energía), transformadores, líneas de transmisión, el motor (para los aparatos de casa) y las luces.
¿Qué materiales son buenos conductores de electricidad?
Para ser un conductor eficaz, un material debe permitir que los electrones se muevan fácilmente a través de él.
Los átomos en buenos conductores, como la mayoría de los metales, tienen uno o dos electrones que pueden ser fácilmente liberados del núcleo del átomo para moverse a través del material.
Entre los metales, la plata es el mejor conductor de la corriente eléctrica, superando incluso al cobre.
El agua es un aceptable conductor, pero cuando se le añade sal se convierte todavía en un mejor conductor eléctrico.
Los átomos en buenos conductores, como la mayoría de los metales, tienen uno o dos electrones que pueden ser fácilmente liberados del núcleo del átomo para moverse a través del material.
Entre los metales, la plata es el mejor conductor de la corriente eléctrica, superando incluso al cobre.
El agua es un aceptable conductor, pero cuando se le añade sal se convierte todavía en un mejor conductor eléctrico.
¿Cuánta electricidad es generada por las plantas nucleares en Estados Unidos?
Pero la mayor parte de la electricidad que usa el país norteamericano, la mitad, se genera por la quema de carbón.
No es ninguna coincidencia que Estados Unidos sea el mayor productor de carbón del mundo.
El gas natural y el petróleo generan otra quinta parte de la electricidad de los EE.UU., y el resto proviene de represas hidroeléctricas y otras fuentes.
En Estados Unidos operan alrededor de 104 de los 436 reactores nucleares del mundo que se utilizan para generar energía.
Francia ocupa el segundo lugar con más reactores con 56.
Japón tiene 53, el Reino Unido tiene 35 y Rusia tiene 29 reactores.
¿Cuánta energía geotermal se genera en Estados Unidos?
Los Estados Unidos lideraron el mundo en la producción de electricidad geotérmica en el 2010 con 3.086 MW de capacidad instalada de 77 plantas de energía.
La energía geotérmica no requiere de combustibles fósiles, y por tanto es inmune a las fluctuaciones de los costos de combustible.
Sin embargo, el rendimiento térmico de las plantas geotérmicas de electricidad es bajo, y cuestan mucho para construir.
Esta es una razón de que la generación de electricidad geotérmica no es tan popular como otros tipos de generación de energía.
El calor de la Tierra que es utilizado por las plantas geotérmicas proviene de una combinación del calor residual de la acreción planetaria y el calor producido por la desintegración radiactiva.
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