Energía geotérmica y energía nuclear: funcionamiento de las centrales
Respuesta rápida
La geotérmica usa el calor de la Tierra; la nuclear, la fisión del ^{235}\text{U} y ^{239}\text{Pu}. Ambas generan vapor que mueve una turbina y un generador para producir electricidad.
Solución — Página 215
Colección Sk´asolil. Saberes y pensamiento científico. Libro de Educación Secundaria Grado 2° Ciclo Escolar 2025 - 2026
Análisis de la página
La página es de carácter teórico: presenta dos esquemas de centrales eléctricas y un párrafo sobre energía nuclear. No contiene ejercicios con enunciado numerado, por lo que se explica el contenido y se resuelven las actividades implícitas de interpretación de los diagramas.
Central geotérmica (esquema superior)
- El calor de la Tierra calienta el agua subterránea y la convierte en vapor de agua.
- El vapor asciende por la perforación y llega al termocambiador, donde cede calor a un fluido secundario y baja su temperatura.
- El vapor a presión hace girar la turbina, que está acoplada al alternador; así se transforma energía térmica en energía mecánica y luego en energía eléctrica.
- El transformador eleva la tensión y la red de distribución transporta la electricidad.
- El vapor usado pasa al condensador, donde se enfría con agua de refrigeración y se convierte en líquido; la bomba lo reinyecta al subsuelo. La torre de refrigeración libera el calor residual.
Respuesta: La central geotérmica aprovecha el calor interno de la Tierra para producir vapor, mover una turbina y generar electricidad.
Central nuclear (esquema inferior)
- En el reactor, ubicado dentro del edificio de contención, se produce la fisión nuclear del uranio-235 (^{235}\text{U}) o del plutonio-239 (^{239}\text{Pu}).
- La fisión libera una gran cantidad de energía en forma de calor debido a la diferencia de masa (E = m c^{2}).
- Ese calor pasa al generador de vapor, que convierte el agua en vapor a alta presión.
- El vapor hace girar la turbina, acoplada al generador, produciendo electricidad.
- El vapor se condensa en el condensador usando agua de refrigeración y la torre de refrigeración disipa el calor sobrante.
Respuesta: La central nuclear usa la fisión de átomos radiactivos para calentar agua, generar vapor y mover la turbina que produce electricidad.
Comparación de ambas centrales
| Aspecto | Central geotérmica | Central nuclear |
|---|---|---|
| Fuente de calor | Calor interno de la Tierra | Fisión nuclear |
| Combustible | Vapor de agua subterráneo | ^{235}\text{U} y ^{239}\text{Pu} |
| Riesgo principal | Emisión de gases y sismos inducidos | Radiación y residuos radiactivos |
| Renovable | Sí | No |
Respuesta: Ambas usan vapor para mover una turbina, pero difieren en la fuente de calor y en el tipo de combustible.
Contenido de la página
Energía nuclear
Las plantas generadoras de energía nuclear funcionan a través de la fisión nuclear, la cual consiste en la división de los átomos, lo que lleva a una diferencia de masa que se transforma en una gran cantidad de energía en forma de calor que hace hervir grandes cantidades de agua situada en enormes calderas y cuyo vapor producido hace girar las turbinas de motores que generan electricidad. El combustible principal de estas centrales es uranio-235 (^{235}\text{U}) y plutonio-239 (^{239}\text{Pu}), los cuales son materiales altamente radioactivos y dañinos para el ser humano.
Esquema de central geotérmica
- Torre de refrigeración
- Termocambiador: baja la temperatura del fluido
- Vapor
- Turbina
- Alternador
- Transformador
- Red de distribución
- Vapor de agua
- Calor de la Tierra
- Condensador
- Agua de refrigeración
- Bomba
Esquema de central nuclear
- Edificio de contención
- Reactor
- Generador de vapor
- Turbina
- Generador
- Condensador
- Agua de refrigeración
- Torre de refrigeración
Ejemplos resueltos
Explica cómo se transforma la energía en una central nuclear desde la fisión hasta la red eléctrica.
- La fisión del ^{235}\text{U} libera calor. 2. El calor convierte agua en vapor en el generador de vapor. 3. El vapor mueve la turbina. 4. La turbina acciona el generador, produciendo electricidad. 5. El transformador eleva la tensión y la red distribuye la energía.
Tabla
| Aspecto | Central geotérmica | Central nuclear |
|---|---|---|
| Fuente de calor | Calor interno de la Tierra | Fisión nuclear |
| Combustible | Vapor de agua subterráneo | ^{235}\text{U} y ^{239}\text{Pu} |
| Renovable | Sí | No |
| Riesgo principal | Gases y sismos inducidos | Radiación y residuos radiactivos |
Diagramas (2)
flowchart LR
A[Calor de la Tierra] --> B[Vapor de agua]
B --> C[Termocambiador]
C --> D[Turbina]
D --> E[Alternador]
E --> F[Transformador]
F --> G[Red de distribución]
D --> H[Condensador]
H --> I[Bomba]
I --> B
flowchart LR
A[Reactor: fisión de U-235 y Pu-239] --> B[Generador de vapor]
B --> C[Turbina]
C --> D[Generador]
D --> E[Red eléctrica]
C --> F[Condensador]
F --> G[Torre de refrigeración]
Fórmulas y ecuaciones
E = m c^{2}
E = m c^{2}
^{235}\text{U}
^{239}\text{Pu}
Glosario (6)
- Fisión nuclear
- División del núcleo de un átomo pesado en núcleos más ligeros, liberando gran cantidad de energía.
- Termocambiador
- Dispositivo que transfiere calor entre dos fluidos y reduce la temperatura de uno de ellos.
- Turbina
- Máquina que gira impulsada por vapor o agua y transforma energía térmica o hidráulica en energía mecánica.
- Alternador
- Máquina que convierte la energía mecánica de la turbina en energía eléctrica.
- Reactor nuclear
- Instalación donde se controla la fisión nuclear para producir calor de forma sostenida.
- Radioactividad
- Emisión espontánea de partículas o radiación por núcleos inestables, dañina para los seres vivos.
Preguntas para practicar
¿Por qué se dice que el uranio-235 y el plutonio-239 son peligrosos para el ser humano?
Porque son materiales altamente radioactivos: emiten radiación que puede dañar las células y el ADN, provocando enfermedades como cáncer. Además, sus residuos permanecen peligrosos durante miles de años, por lo que requieren confinamiento especial.
¿Qué semejanzas y diferencias existen entre una central geotérmica y una nuclear?
Ambas producen vapor que mueve una turbina acoplada a un generador para obtener electricidad y usan torres de refrigeración. Se diferencian en la fuente de calor: la geotérmica usa el calor interno de la Tierra (renovable) y la nuclear, la fisión de átomos radiactivos (no renovable y con residuos peligrosos).
Temas y conceptos clave
Fuentes y referencias
- Comisión Nacional de Energía (México)
- Comisión Federal de Electricidad (CFE)
Figuras de la página (2)
Preguntas que la gente también hace
¿Cómo funciona una central geotérmica paso a paso?
¿Qué diferencia hay entre energía geotérmica y energía nuclear?
¿Por qué el uranio-235 y el plutonio-239 son peligrosos para el ser humano?
- • Formas de energía y transformaciones energéticas
- • Máquinas térmicas y funcionamiento de una turbina
- • Estructura básica del átomo
📝 Transcripción de la página (texto seleccionable) 672 caracteres
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茶
Energia nuclear: las plantas generadoras de energia nuclear funcionan a través de la fisión nuclear, la cual consiste en la división de los átomos, lo que lleva a una diferencia de masa que se transforma en una gran cantidad de energia en forma de calor que hace hervir grandes cantidades de agua situada en enormes calderas y cuyo vapor producido hace girar las turbinas de motores que generan electricidad. El combustible principal de estas centrales es uranio-235(235U) y plutonio-239 (239Pu), los cuales son materiales altamente radioactivos y daninos para el ser humano.
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