Enumera en orden las etapas por las que pasa la energía desde que inciden los rayos solares hasta que llega a la red eléctrica de alta tensión.

Helióstatos fluido térmico vapor turbina generador transformador red

¿Por qué se dice que las celdas solares son amigables con el medio ambiente?

No emiten contaminantes ni consumen combustibles

Libro de De Lo Humano y Lo Comunitario 3 EGB

SEP/CONALITEG

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Energía solar: helióstatos, centrales térmicas y celdas solares

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Respuesta rápida

La energía solar se transforma en eléctrica por vía termosolar (helióstatos, fluido a 315–500 °C, turbina, generador) o fotovoltaica (celdas solares), sin emisiones contaminantes; una central de gas consume ≈400 g de gas por kWh.

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Solución — Página 108

Colección Nanahuatzin. De lo humano y lo comunitario. Libro de Educación Secundaria Grado 3° Ciclo Escolar 2025 - 2026

Ejercicio 1

Contenido de la página 107

La página describe dos tecnologías de aprovechamiento de la energía solar: la termosolar (central térmica con helióstatos) y la fotovoltaica (celdas solares).

Ejercicio 1

Central termosolar: funcionamiento paso a paso

Helióstatos: los rayos solares inciden sobre los helióstatos, que son espejos curvados o planos diseñados para reflejar los rayos solares hacia un punto específico.
Depósito de fluido térmico: los rayos reflejados se concentran en un depósito con una mezcla de sales o aceite térmico. El líquido se calienta desde los $315\,^{\circ}\text{C}$ hasta los $500\,^{\circ}\text{C}$ . Este fluido debe mantenerse líquido en todo momento, resistir altas temperaturas, transferir calor con eficiencia y no corroerse.
Intercambiador de calor: el fluido caliente pasa por un intercambiador de calor, donde transfiere su energía térmica a un circuito secundario con agua; el agua se calienta y se convierte en vapor.
Turbina: el vapor a alta presión ingresa a una turbina, donde transfiere su energía al eje de la turbina.
Generador y red eléctrica: el eje de la turbina está conectado a un generador, donde la energía cinética se convierte en energía eléctrica; luego, la electricidad se ajusta mediante un transformador para distribuirse por la red eléctrica de alta tensión.

Cadena de transformación de la energía:

$E_{\text{solar}} \rightarrow E_{\text{térmica}} \rightarrow E_{\text{cinética}} \rightarrow E_{\text{eléctrica}}$

Ejercicio 2

Celdas solares (efecto fotovoltaico)

El abaratamiento de las celdas solares y la disponibilidad gratuita de energía solar han impulsado su uso en gran medida.
Están presentes en luminarias para alumbrado público y residencial, y en cargadores de teléfonos u otros dispositivos que funcionan con corriente directa (CD).
Son amigables con el medio ambiente: durante su funcionamiento no emiten ningún contaminante, no requieren combustibles y, por lo tanto, no generan emisiones dañinas al producir electricidad.

Ejercicio 3

Comparación con una central de gas natural

Una central eléctrica que utiliza gas natural consume, por cada kilovatio-hora producido, alrededor de $400\,\text{g}$ de gas:

$1\,\text{kWh} \approx 400\,\text{g de gas}$

A diferencia de la energía solar, esta central sí genera emisiones dañinas al atmosfera.

Aspecto	Central termosolar / celdas solares	Central de gas natural
Combustible	No requiere (radiación solar gratuita)	Gas natural
Emisiones contaminantes	Ninguna durante el funcionamiento	$\approx 400\,\text{g}$ de gas por $\text{kWh}$
Costo del recurso	Gratuito	Se paga el combustible

Respuesta

La energía solar se aprovecha de forma térmica (helióstatos → fluido → vapor → turbina → generador) y fotovoltaica (celdas solares), produciendo electricidad sin emisiones contaminantes ni consumo de combustibles fósiles.

Contenido de la página

Energía solar: termosolar y fotovoltaica (pág. 107)

Central termosolar (funcionamiento en cadena)

Los rayos solares inciden sobre los helióstatos, espejos curvados o planos diseñados para reflejar los rayos solares hacia un punto específico.
Los rayos reflejados se concentran en un depósito con una mezcla de sales o aceite térmico. El líquido se calienta hasta temperaturas de $315\,^{\circ}\text{C}$ a $500\,^{\circ}\text{C}$ . Estas sustancias deben mantenerse líquidas en todo momento, resistir altas temperaturas, transferir calor con eficiencia y no corroerse.
El fluido caliente pasa por un intercambiador de calor, donde transfiere su energía térmica a un circuito secundario con agua: el agua se calienta y se convierte en vapor.
El vapor a alta presión ingresa a una turbina, donde transfiere su energía al eje de la turbina.
El eje de la turbina de vapor está conectado a un generador, donde la energía cinética se convierte en energía eléctrica. Luego, esta electricidad se ajusta mediante un transformador para distribuirse por la red eléctrica de alta tensión.

Celdas solares (fotovoltaicas)

El abaratamiento de las celdas solares y la disponibilidad gratuita de energía solar han impulsado su uso en gran medida. Estas celdas están presentes en luminarias para el alumbrado público y residencial, así como en cargadores de teléfonos u otros dispositivos que funcionan con corriente directa. Además, son amigables con el medio ambiente, ya que durante su funcionamiento no emiten ningún contaminante; no requieren combustibles y, por lo tanto, no generan emisiones dañinas al producir electricidad, como ocurre con una central eléctrica que utiliza gas natural (por cada kilovatio-hora producido, consume alrededor de 400 gramos de gas).

Ejemplos resueltos

Explica la cadena de transformación de la energía en una central termosolar.

Radiación solar concentrada por helióstatos → energía térmica en el fluido ( $315$ – $500\,^{\circ}\text{C}$ ).
El fluido calienta agua en el intercambiador → vapor.
El vapor mueve la turbina → energía cinética del eje.
El generador convierte la energía cinética en energía eléctrica, ajustada por el transformador a la red de alta tensión.

$E_{\text{solar}} \rightarrow E_{\text{térmica}} \rightarrow E_{\text{cinética}} \rightarrow E_{\text{eléctrica}}$

Tabla

Tecnología	Fuente	Combustible	Emisiones contaminantes	Usos típicos
Central termosolar	Radiación solar concentrada	No requiere	Ninguna durante la operación	Generación a gran escala
Celdas solares (fotovoltaicas)	Radiación solar directa	No requiere	Ninguna	Luminarias públicas y residenciales, cargadores
Central de gas natural	Gas fósil	Gas natural (≈400 g/kWh)	Emisiones dañinas	Generación a gran escala

Diagrama

flowchart TD
    A[Rayos solares] --> B[Helióstatos: espejos que concentran la luz]
    B --> C[Depósito con sales o aceite térmico<br/>315 a 500 °C]
    C --> D[Intercambiador de calor<br/>calienta agua → vapor]
    D --> E[Turbina de vapor<br/>energía cinética en el eje]
    E --> F[Generador<br/>energía cinética → eléctrica]
    F --> G[Transformador]
    G --> H[Red eléctrica de alta tensión]

Fórmulas y ecuaciones

Temperatura del fluido térmico: 315 °C a 500 °C

Consumo de una central de gas: ≈400 g de gas por kWh producido

$E_{@@MATH_0@@\text{térmica}$ } $\rightarrow$ $E_{@@MATH_1@@\text{eléctrica}$ }

$315\,^{\circ}@@MATH_0@@\text{C}$

$1\$ , $\text{kWh}$ $\approx$ $400\$ , $\text{g de gas natural}$

Glosario (5)

Helióstatos: Espejos curvados o planos que reflejan los rayos solares hacia un punto específico para concentrar la radiación.
Aceite térmico / sales fundidas: Fluidos que se calientan hasta 315–500 °C sin evaporarse, manteniéndose líquidos y transferiendo calor con eficiencia.
Intercambiador de calor: Dispositivo que transfiere la energía térmica de un fluido a otro (por ejemplo, del aceite al agua) sin que se mezclen.
Celda solar: Dispositivo fotovoltaico que convierte la radiación solar directamente en corriente eléctrica continua.
Kilovatio-hora (kWh): Unidad de energía eléctrica que corresponde a un kilovatio de potencia trabajando durante una hora.

Preguntas para practicar

¿Por qué el fluido térmico del depósito debe mantenerse líquido en todo momento y no corroerse?

Porque si se evaporara dejaría de circular por el intercambiador de calor y no transferiría eficientemente la energía al circuito de agua; además, la corrosión deterioraría el depósito y las tuberías, obligando a paros costosos de la central. Las sales o aceites térmicos se eligen precisamente porque conservan su estado líquido a temperaturas de hasta 500 °C.

¿Qué ventajas ambientales tienen las celdas solares frente a una central de gas natural?

Las celdas solares no emiten ningún contaminante ni requieren combustibles, por lo que no generan emisiones dañinas; en cambio, una central de gas natural consume alrededor de 400 gramos de gas por cada kilovatio-hora producido, emitiendo gases de efecto invernadero y otros contaminantes a la atmósfera.

Investiga: ¿por qué la electricidad generada debe ajustarse mediante un transformador antes de distribuirse?

El transformador eleva la tensión (alta tensión) para transportar la electricidad a largas distancias con menores pérdidas por efecto Joule en las líneas; al llegar a los centros de consumo, se vuelve a bajar la tensión a niveles seguros para los usuarios.

Temas y conceptos clave

Energía solar termosolarCeldas solares fotovoltaicasTransformaciones de la energíaImpacto ambiental de la generación eléctricahelióstatosfluidos térmicos (sales o aceite)intercambiador de calorturbina de vaporgenerador eléctricotransformadorceldas solarescorriente directaemisiones contaminantes

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Figuras de la página (3)

Fotografía de un luminaria de alumbrado público alimentada por un panel solar instalado sobre un poste. — Figura 1 image

Ilustración de una casa con paneles solares instalados en el techo y el sol brillando. — Figura 2 image

Mochila con dos paneles solares cosidos al frente, conectada por cable a un teléfono móvil que muestra su batería cargando. — Figura 3 image

Preguntas que la gente también hace

¿Cómo funciona una central termosolar con helióstatos?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

¿Qué diferencia hay entre celdas solares y una central de gas natural?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

¿Qué temperatura alcanza el fluido térmico en una central solar?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

📌 Antes de leer esto

• Estados de la materia y cambios de fase (líquido a vapor)
• Conceptos básicos de energía: térmica, cinética y eléctrica
• Máquinas simples y motores: turbina y generador

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Energías renovables y no renovables: comparación de fuentes y huella de carbono

📝 Transcripción de la página (texto seleccionable) 1801 caracteres

Los rayos solares inciden sobre los helióstatos, que son espejos curvados o planos diseńados para reflejar los rayos solares hacia un punto específico.

Los rayos reflejados se concentran en un depósito que contiene una mezcla de sales o aceite térmico. Este líquido se calienta hasta alcanzar temperaturas que van desde los 315C (grados Celsius) hasta los 500 °C.Estas sustancias deben mantenerse liquidas en todo momento, resistir altas temperaturas, transferir calor de manera efi ciente y no corroerse.

El fuido caliente pasa por un intercambiador de calor, donde transfiere su energia térmica a un circuito secundario que contiene agua. El agua se calienta y se convierte en vapor.

El vapor a alta presión ingresa a una turbina, donde transfi ere su energia al eje de la turbina.

E eje de la turbina de vapor está conectado a un generador, donde se convierte la energía cinética en electrica. Luego, esta electricidad se ajusta mediante un transformador para ser distribuida a través de la red eléctrica de alta tensión.

El abaratamiento de las celdas solares y la disponibilidad gratuita de energia solar han impulsado su uso en gran medida. Estas celdas están presentes en luminarias para el alumbrado público y residencial; así como en cargadores de teléfonos u otros dispositivos que funcionan con corriente directa. Además, son amigables con el medio ambiente, ya que durante su funcionamiento no emiten ningún contaminante; no requieren combustibles y, por lo tanto,no generan emisiones daninas al producir electricidad, como ocurre con una central eléctrica que utiliza gas natural (por cada kilovatio-hora producido, consume alrededor de 400 gramos de gas).

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