Energía calorífica (¿Que es?)




Energía calorífica

Partiendo del principio, la energía a secas es entendida como la capacidad que se tiene de poner en movimiento un determinado objeto o de generar una reacción dentro del mismo.

En cambio, la energía calorífica también conocida como energía térmica, si la describiéramos a través de su explicación científica tendríamos que decir que es la parte de la energía interna de un sistema termodinámico en equilibrio, donde dicho equilibrio es proporcional a su temperatura absoluta, en donde esta se incrementa o disminuye según la transferencia de energía. Esta energía es transferida generalmente en forma de calor en procesos termodinámicos.




En lenguaje sencillo y como su nombre lo asoma: la energía calorífica es la energía que se produce a través de la generación de calor lo que hace que los cuerpos alcance altas temperaturas.

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En este sentido es importante entender que a medida que aumentamos el calor que aplicamos a un determinado elemento vamos a ir aumentando su energía calorífica o térmica, sin embargo, al aumentar la energía térmica de un elemento no necesariamente aumenta la temperatura una vez el objeto ha llegado su máxima capacidad de desarrollar la misma.

Lo que nos quiere decir esto es que existen diferencias sutiles entre calor y temperatura, mientras que el calor siempre se va a referir a la transferencia de energía entre dos cuerpos, la temperatura se referirá a la energía contenida dentro del mismo. Si bien en el lenguaje cotidiano es normal confundir estos dos términos haciendo referencia al “calor” contenido en un determinado elemento, en estos casos en realidad se está hablando de la temperatura contenida del cuerpo.

¿Cómo se transmite la energía calorífica o térmica?




Algo importante a destacar es que la energía calorífica se rige por las leyes de la termodinámica, las cuales son tres y postulan qué: la energía ni se crea ni se destruye, por el contrario, se transforma (tr; la cantidad de entropía en el universo tiende a incrementarse en el tiempo; y no se puede alcanzar el cero absoluto en un número finito de procesos físicos. Ver transformaciones de la energía calorifica

Si aplicamos estas leyes a la energía calorífica, veremos que este tipo de energía se puede transmitir de un cuerpo a otro a través de tres modalidades, a saber:

  • Transmisión de energía calorífica por radiación: en este caso la transmisión de la energía se realiza a través de la creación de ondas electromagnéticas, como sucede por ejemplo con la energía solar. Es por ello que el tipo ideal de este modelo de transmisión energética lo vamos a encontrar en instalaciones industriales que utilicen energía solar térmica. Este tipo de instalaciones, a nivel industrial se utilizan primordialmente para calentar y purificar el agua a través de las altas temperaturas con fines médicos o producir energía solar a través de la captación de paneles solares.
  • Transmisión de energía calorífica por conducción: este tipo de transmisión es posible observarla cuando dos cuerpos con diferentes temperaturas entra en contacto entre sí. En este caso la energía siempre se transmite desde el cuerpo más caliente al más frio. Si se diese el caso que ambos cuerpos presentan la misma temperatura al entrar en contacto, no existiría ningún tipo de transmisión energética. Este tipo de transmisión sucede por ejemplo cuando un objetivo caliente entra en contacto con hielo o cuando dos personas se abrazan en circunstancias de frio inclemente.



  • Transmisión de energía calorífica por convección: cuando hablamos de transferencia por convección estamos haciendo referencia al traslado de moléculas con contenido calorífero importante de un lugar a otro. Este traslado se da generalmente a través del aíre, un ejemplo de ello sería cuando tenemos la sensación de que el viento nos trasmite aire caliente. En este caso, en realidad lo caliente no es el aire per sé, si no las moléculas de calor que éste está transportando.

Energía limpias

La energía calorífica o térmica se enmarca dentro del conjunto de energías denominadas como “limpias”. Este tipo de energía se caracteriza principalmente porque no consumen combustibles contaminantes y no generan ningún daño al medio ambiente. Asimismo, este tipo de energía cuenta entre sus grandes ventajas con que no generan residuos, lo que ayuda a evitar la contaminación del ambiente por una parte y reduce los costos al momento de despachar los desechos por el otro.

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De igual forma, la energía calorífica, en particular la que es generada a través de la radiación, encuentra su origen en una fuente inagotable como el sol, por lo que sus opciones en el tiempo resultan prácticamente infinitas.

Este tipo de energía que capta la energía producida por el calor del sol, lo hace a través de unos paneles fotovoltaicos conocidos comúnmente como paneles solares, los cuales producen electricidad a través de la luz o el calor dependiendo del diseño del dispositivo.

Elementos que funcionan a través de la energía calorífica

Una de las invenciones humanas que más impacto tuvo en la historia mundial fue la locomotora a vapor a principios del siglo XIX. Diseñada por Richard Trevithick en 1804 marcó el inicio de lo que hoy es conocido en todo el mundo como la Revolución Industrial.

El mecanismo de esta locomotora de vapor era muy simple pero a la vez muy eficaz: en primer lugar, a través de un fogón o caldera era quemado el carbón, este quema del carbón producía un impresionante calor (energía calorífica); posteriormente el aire caliente de las calderas pasaba por una serie de tuberías que rodeaban otra caldera que contenía el termo de agua; este aplicación de calor o energía térmica a la caldera del agua hacía que esta se transformara en vapor (energia calorifica ejemplos); este vapor después era distribuido a través de un cilindro que terminaba por empujar el mecanismo de las ruedas en un poderoso movimiento de vaivén que era lo que al fin y al cabo le permitía la movilidad al dispositivo de transporte.

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Gracias a esta invención los tiempos de traslado de las personas, de las mercancías y de las maquinarías de un lugar a otro se vio ampliamente reducido, lo que trajo un gran crecimiento económico y un importante progreso en general a la sociedad de entonces.

Si bien la locomotora a vapor en la actualidad quedó para los libros de historia, en el presente la energía calorífica sigue siendo utilizada con fines muy diversos.

Por ejemplo, este tipo de energía aplicada de manera doméstica es utilizada en calentadores de agua del hogar o en calefactores del ambiente, dispositivos importantes en países con presencia de fuertes inviernos donde la temperatura puede ubicarse varios grados bajo cero. Asimismo, también existen dispositivos de cocina que utilizan este tipo de energía para poder encender las estufas que nos permiten cocinar.

Pero ahí no termina la variedad de productos que utilizan este tipo de mecanismos, a nivel industrial la diversidad de estos es aún mayor. Por ejemplo, este tipo de energía es la que se utiliza en las máquinas de soldar, donde el calor o energía calorífica es transmitido a de un cuerpo muy caliente a uno con una temperatura más baja, lo que termina por alterar su forma original permitiéndonos unir dos o más piezas.

De igual manera, este es el tipo de energía que se utilizan en instalaciones industriales de limpieza o lavandería que permiten un secado a gran escala de todos los productos utilizados.

Países que utilizan la energía calorífica

En Europa existe la Federación Europea de la Industria Solar Térmica (ESTIF, por sus singlas en inglés) la cual se encarga de publicar anualmente un informe que muestra las “ventas” del sector a nivel de instalación de equipos que puedan reproducir este tipo de energía, ya sea de manera doméstica o industrial.

Este informe, conocido como “Solar Thermal Markets In Europe – Trends and Market Statitics”, advierte que en los últimos años contrario a aumentar, en realidad la instalación de este tipo de paneles que buscan captar la energía del sol ha ido disminuyendo.

Por ejemplo, en el año 2015 si bien se instalaron 2,7 millones de metros cuadrados de paneles solares en Europa, esta cifra representa una disminución del 6,6% menos que los paneles instalados en el 2014.

Los países que han adoptado este tipo de energía con más fuerzas son Alemania, Polonia, Grecia y Dinamarca. En el primer caso, se estima que Alemania tiene el 30% de la capacidad instalada de toda Europa, mientras que Polonia, contrario a lo mostrado por la mayoría de los países, fue uno de los pocos que aumentó su capacidad instalada con una ampliación de superficie de paneles solares por sobre el 6%. En el caso griego, este conjunto de islas instalaron en total una superficie de 271.600 metros cuadros, un poco más que el año anterior pero sin llegar a representar un aumento extraordinario.

Y por último, en el caso de Dinamarca, este país instaló en el año 2015 aproximadamente 265.565 metros cuadros, si bien obtuvo la cuarta posición en cuanto a cantidad nominal instalada, este fue el país que más aumentó con relación año anterior creciendo en más del 47% su superficie total de paneles instalados. Además, este país ocupa el primer lugar de Europa en cuanto a calefacción solar por distrito se refiere.

Por este tipo de calefacción también se encuentran apostando en la actualidad países como Alemania, Austria, Francia e Italia. Solamente en el año 2015 se registró una entrada en operación de 19 grandes sistemas de calefacción que funcionan a través de la energía calorífica producida por el sol.

Ventajas de la calefacción solar

Una de las principales ventajas que tienen los sistemas de calefacción que funcionan a través de la energía térmica producida por el sol es que son alternativas económicas en el corto plazo, no contaminantes, generadas por una fuente inagotable de energía de calor y lo más importante para la mayoría de los gobiernos europeos, su administración puede realizarse de manera completamente descentralizada, lo que alivia la presión administrativa sobre el gobierno central y favorece la autonomía y gestión de los gobiernos locales y sus ciudadanos.

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Con los fuertes inviernos y largos veranos presentados en los últimos años, aprovechar esta fuente energética inagotable parece ser una de las alternativas más económicas, eficientes y eficaces que tienen los gobiernos europeos para atender las demandas de sus ciudadanos.




Unidades de medidas de la energía calorífica

Todas las distintas formas de energía se miden con el mismo indicador, independientemente de que tipo de energía sea. Este indicador es conocido como Jules abreviado generalmente en formulas físicas como “J”. El único momento donde esta “permitido” cambiar este indicador es cuando al medir las energías caloríficas se utilizan las medidas de Calorías abreviadas como “Cal”. Por ejemplo, una caloría es la cantidad de energía que se necesita para poder subir la temperatura en un grado centígrado por cada gramo de agua presente.

En la actualidad, esta medición es realizada por equipos de alta tecnología conocidos como “flujómetros”, los cuales se utilizan específicamente para medir la cantidad de calor presente en un determinado lugar o dispositivo. Estos equipos pueden ser fijos o portátiles y su funcionamiento es bastante sencillo.

¿Qué es un flujómetro?

Un flujómetro es un aparato de medición de energía calorífica o térmica que a través de sensores ultrasónicos y sondas de temperatura, le permite al usuario poder observar claramente los valores de flujo de energía, las medidas de temperatura presentes y los valores de calor específicos de un determinado lugar o dispositivo lo que va a permitir calcular en última instancia los niveles idóneos de consumo energético.