Cartilla Educativa Nº 10
El agua y la energía
  ¿Qué es la energía?
  ¿Contiene energía el agua?
  ¿Se puede generar energía a través del agua?
  ¿Qué es la energía hidroeléctrica?
  ¿Cuáles son las ventajas y las desventajas de la energía hidroeléctrica?
  ¿Cómo se genera la energía en una central hidroeléctrica?
  ¿Cuánta de la energía eléctrica del mundo es suministrada por las plantas hidroeléctricas?
  ¿Podemos producir electricidad de mareas y de las olas?
  ¿Es posible la producción de electricidad mediante el calor almacenado en el agua?
 

¿Qué es la energía?
La energía es la capacidad de hacer trabajo y de transferir calor. Se realiza trabajo cuando un objeto o una sustancia se mueve en una cierta distancia. La energía es necesaria para llevar a cabo procesos, como es hervir el agua o prender candiles. La energía es también flujo de calor desde un objeto o sustancia caliente hacia otra fría, cuando estos son puestos en contacto. Un claro ejemplo de esto es que el agua se calienta cuando es introducida en una caldera.
La energía tiene muchas formas, luz, calor, electricidad, energía química (almacenada en los enlaces químicos) y energía mecánica (movimiento de la materia; como el flujo del agua).
Toda forma de energía se divide en dos tipos grandes de energía; la primera clase de energía es la energía cinética, la energía del movimiento y acción. El calor es energía cinética del total de átomos, iones o moléculas. Cuando estos compuestos químicos están en movimiento debido a la energía cinética entrarán en calor. No siempre se puede detectar el calor que se origina por energía cinética, porque algunas veces el calor de una sustancia puede aumentar sin un incremento adicional en la temperatura. La segunda mayor forma de energía es la energía potencial, energía que es la almacenada y potencialmente disponible para ser usada. La energía potencial puede ser usada para transformarse en energía cinética. Un ejemplo de un simple objeto que contiene energía potencial es un dado que es sostenido en tu mano. Cuando lanzas el dado la energía potencial se transforma en energía cinética y está causa el movimiento.
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¿Contiene energía el agua?
El agua, como muchas sustancias, contiene dos clases de energía. La primera es la llamada energía cinética. Esta es la energía que es usada durante la ejecución de procesos, como ser el movimiento. Debido a la energía cinética el agua puede fluir y generar olas. Pero el agua también puede contener energía potencial. Esta es la energía almacenada en el agua. Almacenada, pero no usada. Esta energía puede llegar a ser usada cuando el agua comienza a fluir. Será transferida a energía cinética y esta causará el movimiento.
¿Se puede generar energía a través del agua?
 Cuando el agua fluye o cae, se puede generar energía. La generación de energía a través del agua es usualmente llevada a cabo en grandes plantas hidroeléctricas, con un número de pasos y el uso de varios aparatos, como son las turbinas y generadores. La energía del agua puede ser usada para producir electricidad.
¿Qué es la energía hidroeléctrica?
La energía hidroeléctrica es la energía que es suministrada por la generación de energía de cataratas (saltos de agua) o corrientes de aguas. La energía hidroeléctrica es también llamada fuente de energía renovable. Esto significa que la fuente, de la cual proviene la energía, puede ser renovada. Esto es distinto a las fuentes de energía no renovables como es el crudo (petróleo). Puede ser renovada después de que la hayamos usado para la generación de energía.

¿Cuáles son las ventajas y las desventajas de la energía hidroeléctrica?
Hay varios beneficios en el uso de la energía del agua. La energía hidroeléctrica tiene de moderada a alta cantidad de energía útil y bajos costes operacionales y de mantenimiento. Las plantas de energía hidroeléctricas emiten muy poco dióxido de carbono, que tiene efecto en el calentamiento global y es poco contaminante del agua durante el proceso de operación. Tienen una duración de vida de dos a diez veces más que las plantas de carbón y nucleares.
Las presas que son usadas en las plantas de energía ayudan a prevenir las inundaciones y suministran una regulación del flujo, para el agua de riego, en las áreas por debajo de ésta.
De cualquier manera, hay algunas desventajas en el uso de la energía hidroeléctrica. Las plantas de energía hidroeléctrica requieren mucho espacio y esto causa la desaparición de hábitat para animales. Proyectos de gran escala pueden amenazar las actividades recreativas e interrumpir los flujos del río. Debido a la presencia de presas y reservorios, los peces posiblemente no sean capaces de nadar hacia el mar y la vida acuática puede decrecer en el área de la planta hidroeléctrica.
¿Cómo se genera la energía en una central hidroeléctrica?
Una planta hidroeléctrica consiste en una presa alta que es construida en un gran río para crear un reservorio, y una estación donde tiene lugar el proceso de conversión de energía.
El primer paso en la generación de energía en una planta hidroeléctrica es la recolección de la escorrentía de la lluvia en lagos, corrientes, ríos, durante el ciclo hidrológico. La escorrentía superficial fluye hacia las presas río abajo. El agua cae a través de la presa, en la planta hidroeléctrica y gira una gran rueda llamada turbina. La turbina convierte la energía del agua caída en energía mecánica que es conducida al generador. Gira un motor, en el cual rotan un número de imanes en el generador. Cuando los imanes pasan por la bobina de cobre se crea un campo magnético que ayuda a la producción de electricidad. El transformador incremen-tará el voltaje de la electricidad, a niveles necesarios para enviarla a las comunidades por medio de las líneas de transmisión y el agua es liberada de nuevo a los lagos, corrientes y ríos. Este proceso no es perjudicial, porque no son adicionados contaminantes al agua durante el flujo a través de la planta hidroeléctrica.

¿Cuánta de la energía eléctrica del mundo es suministrada por las plantas hidroeléctricas?
Las plantas hidroeléctricas suministran aproximadamente el 20% de la electricidad mundial, y el 6% de la energía total comercial.
Ésta es una indicación del total del suministro eléctrico por energía hidroeléctrica en varios países:

- el 99% en Noruega
- el 75% en Nueva Zelanda
- el 50% en países en vías de desarrollo
- el 25% en China
- el 13% en los E.E.U.U.
¿Podemos producir electricidad de mareas y de las olas?
La producción de electricidad por las olas y las mareas es una opción hoy día. Dos mareas altas y dos bajas tienen lugar al día. El agua fluye hacia dentro y hacia fuera de las costas y estuarios. Esta agua puede girar turbinas, para producir electricidad. Pero los analistas han llevado a cabo estudios para ver si esta forma de suministro de energía es adecuada y creen que la energía de las mareas pueden sólo hacer una minúscula contribución al suministro de energía mundial, debido a los pocos lugares adecuados, la necesidad de grandes obras de construcción en las costas y el riesgo de destrucción del equipamiento por la corrosión salina. De cualquier manera, hay algunas áreas con adecuadas condiciones para producir energía mareal. Francia y Canadá poseen las instalaciones más grandes de la energía de mareas hoy en día. En la Argentina hay proyectos para el sur patagónico (Península de Valdez) aunque será necesario evaluar su impacto ambiental
¿Es posible la producción de electricidad mediante el calor almacenado en el agua?
Varios países creen que la energía se puede producir de los gradientes termales de los océanos. Han estado evaluando el uso de grandes diferencias termales en los océanos tropicales para la producción de energía. Con la energía termal del agua quieren producir corrientes que puedan hacer girar las turbinas, para la producción de electricidad. La energía termal de los océanos podría ser convertida en plantas de conversión, las cuales deberían ser ancladas en el fondo del océano. La tecnología para la producción de energía del calor almacenado en el agua no ha sido todavía aplicada, está en fase de investigación. Los analistas creen que esta tecnología no tendrá suficiente valor económico para competir con otras tecnologías de producción de energía. Una alternativa que podría tener valor económico es la energía solar en charcas o estanques. Atrapando los rayos solares en charcas de agua dulce, calentadas por el agua, se produce una corriente. Esta corriente es atrapada y usada para girar las turbinas para la producción de electricidad.
El principio es el mismo que para la producción de electricidad de la energía termal de los océanos, de cualquier manera, la tecnología es mucho más simple y la construcción y los costes de producción son moderados.

Bibliografía: Compilado y adaptado de Enciclopedia Encarta y Lenntech Agua residual & purificación del aire. Holding B.V. Rotterdamseweg 402 M 2629 HH Delft, Holanda.

CARIS / Marzo 2005