ConocimientoEnergia Low Res

7/24/2019 ConocimientoEnergia Low Res

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Conocimientode Energa

Principios Esenciales y

Conceptos Fundamentales

para la Educacin de Energa

Una Estructura para la Enseanza de

Energa para Alumnos de Todas las Edades


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estudios sin prescripcin alguna de cundo, dndey cmo debe presentarse el contenido.

El uso previsto de esta gua incluye, pero no selimita a, la educacin formal o informal en materiade energa, al desarrollo de normas de educacin,al diseo del plan de estudios, al desarrollo deevaluacin de planes de estudio y a la formacinde los educadores.

El desarrollo de esta gua comenz comoresultado de un taller patrocinado por elDepartamento de Energa (DOE) y la Asociacin

Americana para el Avance de las Ciencias (AAAS)en el otoo de 2010. Mltiples agencias federales,organizaciones no gubernamentales y numerosaspersonas han contribuido a su desarrollo a travsde un extenso proceso de revisin y comentarios.La discusin e informacin obtenida en la

AAAS, WestEd y Talleres de Conocimiento deEnerga patrocinados por DOE en la primaverade 2011 contribuyeron en gran medida alperfeccionamiento de esta gua.

Para obtener esta gua y documentosrelacionados, visite energy.gov/eere/education

Departamento de Energa de EE.UU.

1000 Independence Ave SW

Washington, DC 20585

202-586-5000

energy.gov/eere/energyliteracy

Conocimiento de Energa:Principios Esenciales

y Conceptos Fundamentales para la Educacin

de Energapresenta conceptos de energa que,cuando se entienden y se aplican, ayudan aindividuos y a comunidades a tomar decisionessobre la energa con conocimiento de causa.

La energa es un tema esencialmenteinterdisciplinario. Los conceptos fundamentalespara comprender la energa surgen en casi todas,si no todas, las disciplinas acadmicas. Se puedeutilizar esta gua en diversas disciplinas. La gua

recomienda la comprensin de la energa a travsde un enfoque integrado y/o de sistemas.

Conocimiento de Energa: Principios Esenciales

y Conceptos Fundamentales para la Educacin

de Energaidentica siete Principios Esenciales

y un conjunto de Conceptos Fundamentales queapoyan a cada principio. Esta gua no intentaidenticar todas las reas de comprensin de la

energa, sino ms bien se centra en las reas queson esenciales para todos los ciudadanos. La guaha elaborado los Conceptos Fundamentales enparte, con base a hitos y estndares educativos.

Esta gua se dirige a cualquier persona queparticipe en la educacin de energa. Usadaen ambientes educativos formales, esta guaproporciona una direccin sin necesidad de aadirnuevos conceptos al plan de estudios. Esta guano es un programa de educacin. Los PrincipiosEsenciales y Conceptos Fundamentales ofrecenun marco sobre el cual puede basarse un plan de

Acerca de Esta Gua

Versin S2.2: Junio 2014


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Conocimientode EnergaPrincipios Esenciales y Conceptos

Fundamentales para la Educacin de Energa


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Qu es elConocimiento deEnerga?El conocimiento de energa es una comprensindel papel que desempea la energa en el universoy en nuestras vidas. Tambin ofrece la habilidadde aplicarlo para contestar preguntas y resolverproblemas.

Una persona con conocimiento de energa:

puede seguir los ujos de energa y pensar en

trminos de sistemas de energa sabe la cantidad de energa que l o ella

utiliza, para qu, y de dnde proviene esaenerga

puede evaluar la credibilidad de la informacinsobre energa

puede comunicar acerca de energa y su usode manera signicativa

es capaz de tomar decisiones sobre el usode energa basadas en la comprensin de suimpacto y consecuencias

contina aprendiendo acerca de energa a lolargo de su vida

Por Qu TieneImportancia elConocimiento de

Energa?Una mejor comprensin de lo que es energa puede:

dar lugar a decisiones ms informadas mejorar la seguridad de una Nacin promover el desarrollo de la economa dar paso al uso sostenible de energa reducir el riesgo e impacto negativo al medio

ambiente, y ayudar a individuos y organizaciones a

ahorrar dinero

Sin una comprensin bsica de energa, fuentes de

energa, generacin, uso y estrategias de ahorro de

energa, individuos y comunidades no pueden tomardecisiones informadas sobre temas energticos que

van desde el uso inteligente de energa en el hogar

y las opciones de los consumidores, hasta la poltica

nacional e internacional sobre la energa. Asuntos

nacionales y globales de actualidad, tales como

el suministro de combustibles fsiles y el cambio

climtico, subrayan la necesidad de una educacin

sobre la energa.

Conocimiento deEnerga es una Partedel Conocimiento delas Ciencias Sociales yNaturalesUn estudio exhaustivo de la energa debe ser

interdisciplinario. Los temas energticos no pueden

ser entendidos y los problemas no pueden ser

resueltos utilizando nicamente ciencias naturales

y/o un enfoque de ingeniera. Los temas de energaa menudo requieren una comprensin de cvica,

historia, economa, sociologa, psicologa y po ltica

adems de ciencia, matemtica y tecnologa.

As como las ciencias sociales y naturales

ambas son parte del conocimiento de energa, el

conocimiento de energa es una parte esencial

del conocimiento de ciencias sociales y naturales.

Referencias a la energa se pueden encontrar en las

Normas Nacionales de Educacin en casi todas las

disciplinas acadmicas.

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Cmo Sabemos lo Que Conocemos Acerca de Energa?Los expertos en ciencias sociales y naturales handesarrollado sistemticamente un conjunto deconocimientos acerca de la energa a travs de un

proceso muy parecido al que utilizan las disciplinascientcas en general.

Estos cientcos formulan y ensayan explicaciones

de la naturaleza utilizando la observacin,la experimentacin y los modelos tericos ymatemticos. Aunque todas las ideas cientcas son

tentativas y sometidas a cambios y mejoramiento, lamayora de las ideas principales tienen abundanteconrmacin experimental y observacional. Los

cientcos modican y vuelven a denir sus ideas

sobre la naturaleza cuando encuentran nuevaevidencia experimental que est en desacuerdocon modelos existentes. La ciencia rechaza laidea de alcanzar la verdad absoluta y acepta laincertidumbre como parte de la naturaleza. Lamodicacin de las ideas, en lugar de su rechazo,

es la norma en la ciencia. Sin embargo, profundas

ideas tienden a sobrevivir, armndose siempre con

mayor precisin, hasta llegar a ser ampliamenteaceptadas. De este modo, muchas de las ideas

principales cambian muy poco a travs del tiempo.En reas donde la investigacin cientca es

activa y no hay una gran evidencia y comprensinexperimental u observacional, es normal quelos cientcos tengan diferentes puntos de vista

sobre la interpretacin de dicha evidencia bajoconsideracin. Diferentes cientcos pueden inclusopublicar resultados experimentales que estn enconicto con otros o intentar obtener conclusiones

diferentes con base a los mismos datos. Idealmente,los cientcos reconocen tales conictos y colaboranpara encontrar evidencia con el n de resolver

desacuerdos. De esta manera, comunidades decientcos sociales y naturales forman redes de

auto-correccin, trabajando hacia una comprensincada vez mejor del universo social y natural.

Parte del proceso cientco es evaluar los resultados

de las investigaciones cientcas, experimentos,

observaciones, modelos tericos y las explicaciones

propuestas por otros cientcos. Durante elproceso de evaluacin, los cientcos revisan

procesos experimentales, examinan la evidencia,identican razonamientos defectuosos, sealan los

resultados que van ms all de dicha evidencia ysugieren explicaciones alternativas para las mismasobservaciones. A pesar de que los cientcos

pueden estar en desacuerdo sobre las explicaciones

de ciertos fenmenos, la interpretacin de datos o el

valor de teoras rivales, hay un acuerdo entre ellos

en que plantear preguntas, proporcionar respuestas

a las crticas y mantener lneas de comunicacin

abiertas son parte integral del proceso de la ciencia.

A medida que el conocimiento evoluciona, dichas

interacciones resuelven poco a poco la mayora de

las discrepancias que an existen.

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embarcaciones e incluso los primerosautomviles.3Fue entonces que el carbnremplaz a la madera como fuenteprincipal de combustible para la sociedadindustrializada. El carbn se mantuvocomo principal fuente de combustible

hasta mediados del siglo XX cuando losustituy el petrleo.

La siguiente revolucin energtica fuela habilidad de generar electricidad ytrasmitirla a largas distancias. Durantela primera mitad del siglo XIX, el fsicobritnico Michael Faraday demostr quela corriente elctrica uye en un conductorexpuesto a un campo magntico variable,fenmeno descrito ahora por la Leyde Induccin de Faraday. Los sereshumanos comprendieron entonces cmogenerar electricidad. En los 1880s, NikolaTesla, un ingeniero nacido en Serbia,invent motores y transformadores decorriente alterna (AC) que permitieron latransmisin de energa elctrica a largadistancia. Los seres humanos pudieronentonces generar energa elctrica engran escala en un lugar y luego trasmitirlaecientemente a lugares distantes. La

Una Breve Historia del Uso de Energa

por los Seres HumanosLas plantas, algas y cianobacterias capturan la energa del Sol y laalmacenan como celulosa, azcares, almidones y grasas que tienencontenido energtico. Casi todos los organismos dependen de esaenerga almacenada para sobrevivir. El ujo de energa a travs de la

mayora de las cadenas alimenticias comienza con esa energa solaralmacenada. Una parte de esta energa es utilizada por organismos

en cada nivel de la cadena alimenticia, una gran parte se pierde en forma de calor yuna pequea porcin pasa a travs de la cadena alimenticia cuando un organismo sealimenta de otro.

Con el tiempo, los humanos han desarrollado una comprensin de la energa que lesha permitido aprovecharla para usos que van ms all de la supervivencia bsica.

El primer avance importante en la comprensin humana de la energa fue el dominiodel fuego. El uso del fuego para preparar alimentos y calentar viviendas, utilizando

biomasa (madera, por ejemplo) como combustible, data de hace por lo menos400.000 aos.1La quema de madera y otras formas de biomasa eventualmentecondujeron al uso de los hornos para cocer cermica, renar minerales y extraer

metales. La primera evidencia del carbn, quemado como combustible, data de haceaproximadamente 2.400 aos.2

Despus de la llegada del fuego, el uso humano de energa per cpita permanecicasi constante hasta el inicio de la Revolucin Industrial en el siglo XIX. Esto ocurria pesar del hecho que, poco despus de haber dominado el fuego, los humanosaprendieron a utilizar la energa del Sol, del viento, del agua y de animales de cargay tiro, para transporte, calefaccin y agricultura.

El invento de la mquina de vapor fue el eje de la Revolucin Industrial. La mquinade vapor convirti la energa solar almacenada en la madera o carbn en energamotriz. La mquina de vapor fue ampliamente utilizada para resolver el urgente

problema de extraccin de agua que inundaba las minas de carbn. Mejoradapor James Watt, inventor eingeniero mecnico escocs,pronto fue utilizada para movercarbn, impulsar la manufacturade maquinaria y proporcionarfuerza motriz a locomotoras,

__________________

1 Bowman DM, Balch JK, Artaxo P et al. Fire in the Earth System. Science. 2009, 324 (5926), pg.4814.

2 Metalworking and Tools, en: Oleson, John Peter (ed.): The Oxford Handbook of Engineering andTechnology in the Classical World, Imprenta de la Universidad de Oxford, 2009, pg. 41838 (432).

3 Benchmarks for Science Literacy, Asociacin Americana para el Avance de las Ciencias, 1993,

benchmark 10J/M2.

4 La fuente de los datos es la Administracin de Informacin de Energa de los EE.UU. (http://www.

eia.gov) a menos que se indique lo contrario.

energa elctrica generada en las Cataratas del Nigara, por ejemplo, pudo serutilizada por consumidores en centros de poblacin distantes.

Aunque la energa hidrulica, en gran medida en la forma de molinos de agua,ha sido usada por la humanidad por siglos, la energa hidroelctrica es unaaplicacin ms reciente. Las primeras plantas de energa hidroelctrica fueronconstruidas a nales del siglo XIX, y a mediados del siglo XX fueron la mayor fuente

de electricidad en el mundo. A partir del ao 2010, la energa hidroelctrica haconstituido ms del 15% de la electricidad mundial.4

Los seres humanos han utilizado tambin la energa del viento para capacitarempresas humanas durante siglos. Sin embargo, es ahora que slo hace poco

DuranteelsigloXX,lasrepresashidroelctricascomo

stafueronconstruidasenlosrosprincipalesenmuchos

lugaresdelosEstadosUnidos.Duranteunempo,a

mediadosdelsigloXX,laenergahidroelctricafuela

principalfuentedeelectricidadenlosEstadosUnidos.

Porsiglos,lossereshumanoshan

ulizadolaenergadelvientopara

fortalecersusesfuerzos.Estosmolinos

devientoenlosPasesBajosfueron

construidoshacecasitrescientosaos.

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tiempo se ha empezado a utilizar energa elica para generar electricidad. La energaelica impuls barcos a lo largo del Ro Nilo a partir del ao 5000 antes de Cristo. Yaen el ao 200 antes de Cristo, molinos de viento simples en China bombeaban agua,mientras que los molinos de viento de eje vertical con velas de caa tejida molangrano en la Persia y el Medio Oriente. Slo recientemente se ha comenzado a utilizarla energa elica para generar electricidad. Los molinos de vientos o turbinas deviento para generar electricidad aparecieron en Dinamarca a principios de 1890.

Actualmente, el viento provee casi el 2% de la electricidad mundial.5

Durante el siglo XX, las Teoras de Relatividad de Einstein y la nueva ciencia de lamecnica cuntica trajeron consigo una comprensin de la relacin entre materiay energa. Esa comprensin dio origen a un sin nmero de nuevas tecnologas.Entre tales tecnologas estaban la utilizacin de la energa almacenada en ncleosatmicos y la energa fotovoltaica. Ambas tecnologas emergieron como fuentesprcticas de electricidad en los aos cincuenta. La energa nuclear rpidamente seconvirti en un medio de generacin de electricidad. Hoy en da, la energa nucleargenera casi el 15% de la electricidad mundial. La energa luminosa, como energafotovoltaica o solar, provee menos del 1% de la electricidad mundial. La energasolar es la nica fuente primaria de energa que puede generar electricidad sin tenerque depender de la Ley de Faraday. Las clulas solares o fotovoltaicas conviertendirectamente la energa de partculas luminosas en energa elctrica.

Los seres humanos han logrado aprovechar la energa geotrmica de la Tierra paraconvertirla en energa elctrica. La primera planta geotrmica fue construida en 1911en Larderello, Italia. La desintegracin de elementos radioactivos asociados con laformacin del universo y la energa gravitacional asociada con la masa de la Tierraproducen energa trmica que se abre paso en la supercie terrestre, generalmente

en forma de agua caliente o vapor.

Los seres humanos han encontrado maneras de aprovechar los biocombustibles

en usos ms all de la supervivencia bsica. Los biocombustibles provienen de latransformacin de plantas y desechos de animales en combustibles lquidos comoel etanol, gaseosos como el gas biolgico o slido como el carbn de lea. Hoy enda, se utiliza ms a menudo el etanol en los vehculos, usualmente mezclado con lagasolina derivada del petrleo.

Aunque los seres humanos han encontrado diversas fuentes de energa paraimpulsar sus actividades, los combustibles fsiles siguen siendo, con un ampliomargen, la mayor fuente de energa. El petrleo, que proporciona la mayora de laenerga utilizada por los seres humanos ms que cualquier otra fuente, ha sido elprincipal combustible para la sociedad industrializada desde mediados del siglo XX.El carbn es el segundo en la lista, seguido de cerca por el gas natural. En conjunto,representaban ms del 80% del uso de energa mundial en el 2010.

La industrializacin y el acceso a los recursos energticos son disparejos por el

mundo. En en el 2011, por ejemplo, 1,3 mil millones de personas en el mundotodava no tenan acceso a la energa elctrica.6

Al igual que con cualquier empresa humana, el uso de

recursos energticos y la produccin de electricidad han tenido

y seguirn teniendo consecuencias tanto positivas como

negativas. Si la sociedad desea minimizar el desperdicio y

maximizar la eciencia, es importante concienciar acerca de la

energa utilizada para cultivar, procesar, empacar y transportar

alimentos o la energa utilizada para el tratamiento de los

suministros de agua y de aguas servidas. Estos son slo

unos pocos ejemplos de las muchas preguntas sobre energa

acerca de las cuales las personas pueden informarse.

La sociedad humana continuamente elabora normas y

reglamentos para poder minimizar las consecuencias

negativas de la produccin y uso de energa. A medida

que nueva informacin salga a la luz y nuevas tecnologas

se desarrollen, las polticas sobre energa requieren

reevaluacin, de modo que individuos y comunidades puedan

tomar decisiones sobre energa. Esta gua describe los

conocimientos necesarios para informar tales decisiones.

__________________

5 World Wind Energy Report, la Asociacin Mundial de Energa Elica,

febrero de 2009.

6 Agencia Internacional de Energa, World Energy Outlook, 2011.

Figura 1

Los clculos de consumo de energa primaria de los Estados Unidos,por fuente de energa, 1775-2012

Cuatrillones de BTU

Fuente: EE.UU. Administracin de Informacin de Energa, Revisin Anual de Energa, Tablas 1.3, 10.1 y E1.

1Geotrmica, solar/fotovoltaica, elica, residuos y biocombusbles.

Petrleo

Gas natural

Carbn

Energa nuclearelctricaOtras energasrenovables1

HidroelctricaMadera

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Conocimiento de EnergaPrincipios Esencialesy ConceptosFundamentalesUna nota sobre el uso de los Principios Esencialesy Conceptos Fundamentales:

Los Principios Esenciales, del 1 al 7, son ampliascategoras que incorporan grandes ideas. De

seis a ocho Conceptos Fundamentales (porejemplo, 1.1, 1.2, etc.) apoyan cada PrincipioEsencial. Los Conceptos Fundamentales estndestinados a ser desenvueltos y aplicados comosea en un modo apropiado para la audienciay escenario de aprendizaje. Por ejemplo, laenseanza de las diversas fuentes de energa(Concepto Fundamental 4.1) sera muy diferenteen un aula de 3 grado, en un aula de 12 grado,para los visitantes de un museo o como partede un programa de educacin de la comunidad.

Adems, los conceptos no estn destinados a ser

abordados de manera aislada. Una leccin enenerga tendr a menudo alguna conexin conmuchos de estos conceptos.

La energa es una magnitud fsica que obedece a leyesnaturales precisas.

Los procesos fsicos en la Tierra son el resultado del ujo deenerga a travs del sistema terrestre.

Los procesos biolgicos dependen del ujo de energa a travsdel sistema terrestre.

Diversas fuentes de energa se pueden utilizar para lasactividades humanas, y con frecuencia esa energa debe sertransferida desde la fuente hasta el destinatario.

Las decisiones de energa estninuenciadas por factores

econmicos, polticos, medioambientales y sociales.

La cantidad de energa utilizada por la sociedad humanadepende de muchos factores.

La calidad de vida de individuos y sociedades es afectada poropciones energticas.

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La energa es una magnitud fsica que obedece a leyesnaturales precisas.

1.1 La energa es una cantidad que se transere deun sistema a otro.La energa es la capacidad de unsistema para efectuar un trabajo. Un sistema hahecho un trabajo si ha ejercido una fuerza sobreotro sistema a travs de una cierta distancia. Unafuerza que acta sobre una distancia transere laenerga de un sistema a otro. Parte de la energapuede tambin transformarse de un tipo a otrodurante este proceso. Es posible calcular o medirla energa que se transere hacia el interior o elexterior de un sistema.

1.2 La energa de un sistema o un objeto queda lugar a su temperatura se denomina energatrmica.Cuando una diferencia en la temperaturaentre dos objetos causa una transferencia netade energa de un sistema a otro, la energa quese transere se llama calor. La transferencia decalor puede tener lugar en tres maneras: porconveccin, conduccin y radiacin. Al igual quetoda transferencia de energa, la transferencia decalor implica fuerzas ejercidas sobre una distanciaa algn nivel cuando los sistemas interactan.

1.3 La energa no se crea ni se destruye.El

cambio en la cantidad total de energa en unsistema es siempre igual a la diferencia entre lacantidad de energa transferida hacia adentro y lacantidad transferida hacia afuera. La cantidad totalde energa en el universo es nita y constante.

1.4 La energa disponible para realizar trabajo tildisminuye a medida que se transere de un sistemaa otro.Durante todas las transferencias de energaentre sistemas, parte de la energa se pierde en losalrededores. En un sentido prctico, esta energaperdida, a pesar de que todava se encuentra enalgn lugar, se ha agotado. Un sistema mseciente perder menos energa, hasta llegar a un

lmite terico.

1.5 Mientras la energa tiene diferentes formas,puede dividirse en categoras.Toda la energa seclasica en dos categoras: cintica y potencial. Lacintica describe los tipos de energa asociadoscon cuerpos en movimiento. La potencial describea la energa que posee un objeto o sistema debidoa su posicin relativa a otro objeto o sistema, y lasfuerzas entre los dos. Algunas formas de energason en parte cintica y en otra parte energapotencial. Las formas de energa incluyen energaluminosa, energa elstica, energa qumica, entre

otras.

1.8 La potencia es una medida de la transferenciade energa, por unidad de tiempo.Es til hablarde la pauta o velocidad con la cual la energa porunidad de tiempo se transere de un sistema a otro(energa por unidad de tiempo). Tal medida o pautase llama potencia. Un julio de energa transferidaen un segundo se llama un vatio (es decir, 1 julio/ segundo = 1 vatio). Un caballo de fuerza (BHP)equivale a 746 vatios.

Toda la transferencia de energa

comporta prdida en los alrededores.Este diagrama ilustra las prdidas

tpicas de una red elctrica que alimenta

una bombilla incandescente.

(Reproducido con

permiso de: What

You Need to Know

About Energy, 2008, la

Academia Nacional de

Ciencias de los EE.UU.

y la Editorial de las

Academias Nacionales

de los EE.UU.)

1.6 Las reacciones qumicas ynucleares implican la transferencia yla transformacin de la energa.Laenerga asociada con las reaccionesnucleares es mucho mayor quela asociada con las reaccionesqumicas, dada la cantidad de masa.Las reacciones nucleares tienen lugaren los centros de las estrellas, en lasexplosiones de armas nucleares y enreactores nucleares de sin o fusin.

1.7 La energa se cuantica en variasunidades diferentes.Al igual que conotras magnitudes fsicas, unidadesdiferentes se asocian con la energa.Por ejemplo, julios, caloras, ergios,kilovatios-hora, y BTU (unidad trmicabritnica) son unidades de energa.Dada la cantidad de energa en unconjunto de unidades, una unidadsiempre puede convertirse a otra (porejemplo, 1 calora = 4,186 julios).

Figura 2

La energa utilizadapara alimentar la

bombilla:36 unidades

Desde Fuentes de Energa Hasta LuzIncandescente: Perdidas Tpicas en laTransferencia de Energa

2 unidades deenerga en la luz

34 unidadesde calor

38 unidades entrana las lneas de

transmisin de energa

Contenido deenerga de

carbn:100 unidades

Las prdidas de lacentral elctrica:

62 unidades Prdidas de lneasde transmisin:

2 unidades

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2.1 La Tierra sufre un cambio constante a razdel ujo de energa a travs del sistema terrestre.Datos geolgicos, fsiles, y de los glaciaresproporcionan evidencia de cambios signicativosa lo largo de la historia de la Tierra. Estoscambios siempre se asocian con cambios en elujo de energa a travs del sistema de la Tierra.Procesos vivos e inertes han contribuido a ello.

2.2 La luz del sol, el potencial gravitacional,el decaimiento de los istopos radiactivos, y larotacin de la Tierra son las principales fuentes

de energa que impulsan a los procesos fsicosterrestres.La luz solar es una fuente externa ala Tierra, mientras que los istopos radiactivos yel potencial gravitacional, con la excepcin de laenerga de las mareas, son procesos internos. Losistopos radiactivos y la gravedad trabajan juntospara producir energa geotrmica bajo la supercieterrestre. La rotacin de la Tierra afecta el ujoglobal del aire y del agua.

2.3 La energa del Sol impulsa la mayora de loseventos meteorolgicos y el clima de la Tierra.Porejemplo, el calentamiento desigual del Sol en lasupercie terrestre, los ocanos y la atmsfera, dalugar a conveccin en la atmsfera, produciendovientos e inuenciando las corrientes ocenicas.

2.4 El agua desempea un papel importante enel almacenamiento y la transferencia de energaen el sistema de la Tierra.El papel principal delagua es resultado de su prevalencia, su altacapacidad calrica y el hecho de que los cambios

regulares de fase de agua ocurren en la Tierra. Elsol proporciona la energa que conduce el ciclo delagua en la Tierra.

2.5 Fuentes de energa internas y externas dela Tierra provocan el movimiento de la materiaentre depsitos.Estos movimientos son a menudoacompaados por un cambio en las propiedadesfsicas y qumicas de la materia. El carbono, porejemplo, se presenta en las rocas constituidaspor carbonatos, tales como piedra caliza, en laatmsfera como gas de dixido de carbono, en elagua como el dixido de carbono disuelto, y entodos los organismos como molculas complejas

que toman parte en la qumica de la vida. Laenerga impulsa el ujo de carbono entre estosdiferentes depsitos.

2.6 Los gases del efecto invernadero afectan elujo de energa a travs del sistema de la Tierra.Los gases de efecto invernadero en la atmsfera,como el dixido de carbono y vapor de agua,son transparentes a gran parte de la luz solarvisible, pero son opacos de la luz infrarroja que

Los procesos fsicos en la Tierra son el resultado del ujo deenerga a travs del sistema terrestre.

emite la supercie caliente de la Tierra. Estosgases desempean un papel importante en ladeterminacin de las temperaturas promedio dela supercie global. Cuando la Tierra emite comoluz infrarroja la misma cantidad de energa querecibe como luz visible, su temperatura media se

mantiene estable.

2.7 Los efectos de los cambios en el sistemade energa de la Tierra a menudo no soninmediatamente evidentes.Las consecuenciasde cambios en el sistema de energa de la Tierra,balance entre admisin y emisin de energa, amenudo slo se notan a lo largo de meses, aos eincluso dcadas.

EstaplantadeenergageotrmicaenIslandiahaceusodealtastemperaturaspordebajodelasuperciedelaTierraparagenerar

electricidad.Cercadeall,lagentedisfrutadebaostermalesenaguaprovenientedelasmismasfuentesdeenergadelsubsuelo.

Tormentascomoestehuracnsonalimentadosporlaenerga

delcalorlatentedelagua,yaqueloscambiosdefasedelquido

agasabsorbenenergayluego,denuevodegasalquido,la

sueltan.(Fuente:AdministracinNacionalOcenicayAtmosfrica,

LaboratoriodeVisualizacinMedioambiental)

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3.1 El Sol es la principal fuente de energa para losorganismos y sus ecosistemas.Los productores,tales como plantas, algas y cianobacterias utilizanla energa de la luz solar para producir materiaorgnica a partir de dixido de carbono y agua.Esto establece el inicio del ujo de energa atravs de casi todas las redes alimenticias.

3.2 Los alimentos son un biocombustibleutilizado por organismos para adquirir energapara procesos vitales internos.Los alimentosse componen de molculas que sirven como

combustible y material de construccin paratodos los organismos a medida que la energaalmacenada en las molculas se libera y se utiliza.La ruptura de las molculas de los alimentospermite que las clulas almacenen energa endiferentes molculas que se utilizan para llevar acabo muchas de las funciones de la clula y por lotanto al organismo.

3.3 La energa disponible para realizar trabajotil disminuye a medida de que se transere deun organismo a otro organismo.Los elementosqumicos de los cuales se componen las molculasde los seres vivos pasan a lo largo de las cadenasalimenticias combinndose y recombinndose dediferentes maneras. En cada nivel en una cadenaalimenticia, parte de la energa se almacena ennuevas estructuras qumicas, pero la mayorase disipa en el medio ambiente. Un suministrocontinuo de energa, sobre todo de la luz solar,mantiene en marcha el proceso.

3.4 La energa uye a travs de las cadenasalimenticias en una direccin, desde los productoreshacia los consumidores y descomponedores.Unorganismo que se alimenta en el nivel ms bajo dela cadena alimenticia es ms eciente que el que sealimenta a un nivel ms alto de la cadena. Los quese alimentan de productores, que se encuentran en

Los procesos biolgicos dependen del ujo de energa a travs delsistema terrestre.

el nivel ms bajo donde alimentos son accesibles,son los ms ecientes desde un punto de vistaenergtico.

3.5 Cambios en la disponibilidad de la energa yla materia afectan los ecosistemas.La cantidad yel tipo de energa as como la materia disponiblerestringen no slo la distribucin y abundancia delos organismos en un ecosistema sino tambin lacapacidad del ecosistema de reciclar materiales.

3.6 Los seres humanos forman parte de los

ecosistemas de la Tierra e influencian el flujode energa a travs de los mismos sistemas.Los seres humanos estn modicando el equilibriode energa de los ecosistemas de la Tierra aun ritmo creciente. Los cambios se producen,por ejemplo, como resultado de los cambiosen la tecnologa agrcola y el procesamientode alimentos, los hbitos del consumo y de lapoblacin humana.

Producers

Primary Consumers

Secondary Consumers

Tertiary Consumers

1,000,000 J

100,000 J

10,000 J

1,000 JSi uno imagina 25.000.000 julios (J)de energa cayndose sobre una

poblacin de plantas, las plantas

haran uso de alrededor de 1.000.000

J de esta energa. A medida que las

plantas son comidas por consumidores

primarios, slo el 10% de esa energasera transmitida. Este proceso de

prdida contina mano a mano que los

consumidores primarios son comidos por

los secundarios y los secundarios por los

terciarios. Slo alrededor del 10% de la

energa disponible en un nivel se pasa al

siguiente nivel.

Figura 3

Productores a Consumidores: Flujo de Energa por Medio de Niveles Trcos

Productores

Consumidores Primarios

Consumidores Secundarios

Consumidores Terciar ios 1.000 J

10.000 J

100.000 J

1.000.000 J

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4.1 Los humanos transeren ytransforman la energa del medioambiente en formas tiles para lasactividades humanas.Las principalesfuentes de energa en el medio ambienteincluyen combustibles como el carbn,petrleo, gas natural y la biomasa.Todos los combustibles que son fuentesprimarias excepto la biomasa no sonrenovables. Las fuentes primariastambin incluyen fuentes renovables

como la luz solar, el viento, la energahidrulica y la energa geotrmica.

4.2 El uso humano de la energa estsometido a lmites y restricciones.Laindustria, el transporte, el desarrollourbano, la agricultura, y la mayorade las otras actividades humanasestn estrechamente relacionadasa la cantidad y al tipo de energadisponible. La distribucin de losrecursos naturales, la disponibilidadde tecnologas accesibles, laspolticas socioeconmicas y el nivel

socioeconmico limitan la disponibilidadde recursos energticos. metablicos. Ambos procesos producen dixidode carbono que expulsan mayormente en el medioambiente.

4.4 Los humanos transportan energa de un lugara otro.Los combustibles no se utilizan a menudoen su origen sino que son transportados, a vecesdurante largas distancias. Los combustibles sontransportados principalmente por gaseoductos,camiones, barcos y trenes. Varias fuentes deenerga se pueden transformar en energaelctrica que a su vez puede ser transformada encasi cualquier otra forma de energa. Los circuitos

elctricos transmiten y distribuyen la energa alugares distantes. La electricidad no es una fuente

Diversas fuentes de energa se pueden utilizar para lasactividades humanas, y con frecuencia esa energa debe sertransferida desde la fuente hasta el destinatario.

primaria de energa, sino ms bien unvector energtico.

4.5 Los seres humanos generanelectricidad de mltiples maneras.Unimn que se mueve o cambia el campomagntico que enlaza una bobina dealambre, induce un ujo de electrones(corriente elctrica) en el alambre de labobina. La mayor parte de la electricidadgenerada por los humanos ocurre de

esta manera. Una interaccin directa departculas de luz con una clula solartambin puede producir una corrienteelctrica en un circuito conectado conella. Otros medios de generar electricidadincluyen electroqumico (bateraselctricas), piezoelctrico (encendedores),y termoelctrico (sensores de temperaturade termo copla para vlvulas de gasnatural).

4.6 Los seres humanos intencionalmentealmacenan energa en maneras diferentes

4.3 Los fsiles y los biocombustibles son materiasorgnicas que contienen energa capturadade la luz solar.La energa de los combustiblesfsiles como el petrleo, gas natural y carbnproviene de la energa solar que los productores,como plantas, algas y cianobacterias capturaronen un pasado muy lejano. La energa de losbiocombustibles, como los alimentos, la maderay el etanol, provienen de energa luminosa delsol capturada recientemente por los productores.La energa almacenada en estos combustibles,incluso los alimentos, se libera durante reaccionesqumicas tales como la combustin y los procesos

para el uso posterior. Los ejemplos incluyen

bateras elctricas, represas de agua, airecomprimido, hidrgeno y almacenamiento trmico.El almacenamiento de la energa implica muchosretos tecnolgicos, medioambientales y sociales.

4.7 Existen ventajas y desventajas con cadafuente de energa y cada manera de transformar,transportar, y almacenar las diferentes formas deenerga.Un sistema de energa tiene un nivelinherente de eciencia energtica de principioa n as como costos econmicos y riesgosmedioambientales. Cada sistema tambin tieneimplicaciones de seguridad nacional, de acceso yde accesibilidad ecua.

Figura 4

Biomasa

48%

20%

Fuente: EE.UU. Administracin de Informacin de Energa, Energa Anual de Revisin de 2011

TOTAL: 97 QUADRILLION BTU

Consumo de Energa Primaria porFuente, 2011

Madera 22%

Hidroelctrica 35%

Carbn 20%

Solar 2%Geotrmica 2%Elica 13%

Residuos deBiomasa 5%

Biocombustbles

21%

TOTAL: 97 CUATRILLONES BTU Total: 8 cuatrillones BTU

Petrleo 36%

Gas Natural 26%

Elctrica

8%

Energa

Nuclear

RenovableEnerga

9%

9


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5.1 Las decisiones relacionadas con la utilizacinde los recursos energticos toman lugar enmuchos niveles.Los seres humanos tomandecisiones sobre la energa a niveles individuales,comunales, nacionales e internacionales. Cadanivel de decisin tiene algunos aspectos tantocomunes como individuales. Las decisiones sobrela energa que se toman a un nivel superior alindividual a menudo resultan de un proceso formalestablecido para elaborar tales decisiones.

5.2 La infraestructura energtica tiene inercia. Lainfraestructura energtica actual es el resultado dedecisiones tomadas por gobiernos, empresas eindividuos en el pasado. Las inversiones pblicasy privadas, los aos, y tecnologa incorporadasen estos sistemas obstaculizan cambios de lainfraestructura energtica; sin embargo, siempreson posibles las modicaciones. Las decisionesde generaciones anteriores proveen y al mismotiempo limitan la gama de posibilidades abiertas afuturas generaciones.

5.3 Las decisiones sobre la energa puedenrealizarse utilizando un enfoque basado en

sistemas.Los individuos y sociedades que tomandecisiones sobre la energa tienen oportunidadespara considerar los costos y benecios de cadadecisin. Algunos costos y benecios son msevidentes que otros. La identicacin de todos loscostos y benecios es el resultado de un procesode decisiones basadas en un anlisis del sistema.

5.4 Las decisiones sobre energa estninuenciadas por factores econmicos.Lasdecisiones de energa son afectadas por elcosto monetario a todo nivel. La energa exhibecaractersticas de un producto bsico. Losprecios de energa a menudo estn sometidos

a uctuaciones del mercado. A su vez, las

decisiones de energa de los individuos y lassociedades afectan a esas uctuaciones. Tambinsurgen diferencias de costos como resultadode diferencias entre las fuentes de energa y,como resultado, de los incentivos y benecios decarcter tributario que reciben algunas fuentes.

5.5 Las decisiones sobre energa estninuenciadas por factores polticos.Los factorespolticos desempean un papel en la toma dedecisiones a todo nivel. Estos factores incluyen,

pero no se limitan a, la estructura gubernamental yequilibrios de poder, las acciones tomadas por lospolticos, y acciones partidistas o de auto-interstomadas por individuos, grupos y empresas.

Las decisiones de energa estn inuenciadas por factoreseconmicos, polticos, medioambientales y sociales.

5.6 Las decisiones de energa estn inuenciadaspor factores medioambientales.Los costosmedioambientales de las decisiones sobrela energa afectan a las decisiones a todoslos niveles. Estas decisiones pueden tenerconsecuencias positivas o negativas.

5.7 Las decisiones de energa estn inuenciadaspor factores sociales.Factores relacionadoscon la tica, la moral y las normas socialesafectan a las decisiones a todos los niveles. Los

factores sociales a menudo involucran factoreseconmicos, polticos y medioambientales.

Subsidios Globales de Energa, 2011

Subsidios a los Combustibles Fsiles:$523 mil millones

Fuente: Agencia Internacional de Energa (AIE), World Energy

Outlook, 2012

Las decisiones sobre subsidios de energa tienen unefecto importante sobre la infraestructura energtica,el uso de energa y los efectos y consecuenciasrelacionados.

Figura 5

Subsidios de Energa Renovable:$88 mil millones

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6.1 La conservacin y el ahorro de energa sondiferentes.Existe una ley fsica de conservacinde energa. Segn esta ley, la cantidad de energaen su totalidad universal es constante. El ahorrode energa (energy conservation en ingls) sereere a la disminucin del consumo de recursosenergticos por la sociedad.

6.2 Una manera de administrar recursosenergticos es a travs del ahorro.El ahorroincluye la reduccin del desperdicio de energa,el uso de la energa de manera ms eciente, las

decisiones estratgicas en cuanto se reere alas fuentes de energa y la reduccin general delconsumo de energa.

6.3 La demanda humana de energa siguecreciendo. El crecimiento demogrco, laindustrializacin y el desarrollo socioeconmicoaumentan la demanda de energa. Las sociedadestienen opciones de cmo responder a tal aumento.Cada opcin tiene sus propias consecuencias.

6.4 La Tierra tiene recursos energticos limitados.El aumento del consumo de energa por los sereshumanos presiona los procesos naturales querenuevan algunos recursos energticos y agota losque no se pueden renovar.

La cantidad de energa utilizada por la sociedad humanadepende de muchos factores.

modicacin de la tecnologa y la infraestructura.Algunas de las acciones son ms impactantes ycostosas que otras.

6.7 Los productos y los servicios contienenenerga integrada.La energa necesaria paracompletarse el ciclo de vida de un producto o unservicio se llama energa incorporada o energaintegrada. Calcular la energa integrada en unproducto o un servicio, junto con el conocimientode la(s) fuente(s) de esa energa, son esencialespara evaluar el impacto y las consecuencias de la

produccin de energa que integra tal producto.

6.8 La cantidad de energa utilizada puedeser calculada y controlada.Los individuos, unaorganizacin o el gobierno pueden monitorear,medir y controlar el uso de energa en muchasmaneras. Para este proceso de clculo y control,es esencial entender los costos de suministrosde energa, el conocimiento de dnde vienenlos bienes de consumo y los alimentos, y lacomprensin de eciencia energtica en el hogar,

el trabajo y el transporte.

ElprogramaEnergyStarest

gesonadoconjuntamente

porelDepartamentode

EnergadeEE.UU.yla

AgenciadeProteccindel

MedioAmbiente.Ellogopo

deEnergyStarseala

losproductosaltamente

ecientesenelusode

energa.

Heating29%

Cooling17%

WaterHeating14%

4%

Lighting12%

Other11%

Electronics

Includes

computer,

monitor, TV

& DVD

player.

Source: Typical House memo,

Lawrence Berkeley National Laboratory, 2009 and Typical house_2009_Reference.xls spreadsheet.

Average price of electricity is 11.3 cents per kilo-watt hour. Average price of natural gas is $13.29 per million Btu.

Appliances13%

Appliances

Includes

refrigerator,

dishwasher,

clothes washer

and dryer.

Other

Includes

external power

adapters,

telephony,

set-topboxes, ceiling

fans, vent fans,

home audio,

stoves, ovens,

microwaves,

coffee makers,

dehumidifiers.

Where Does My Money Go?Annual Energy Bill for a typical U.S. Single Family Home is approximately $2,200.

6.5 Cambios de comportamientosociales e innovaciones tecnolgicasafectan a la cantidad de energautilizada por la sociedad humana.Lacantidad de energa que la sociedadutiliza per cpita o en su totalidadpodra ser reducida. La reduccinpodra ocurrir como resultado de lainnovacin tecnolgica o cambios decomportamiento social. La reduccin delconsumo de energa no necesariamenteequivale a una rebaja del nivel y lacalidad de la vida. En muchos casos

la reduccin del consumo de energaresulta en un incremento en seguridadeconmica y nacional, una reduccinde riesgos medioambientales y ahorrosmonetarios para los individuos.

6.6 El comportamiento y el diseoafectan a la cantidad de energautilizada por la sociedad humana.Los individuos y la sociedad puedentomar acciones para ahorrar energa.Estas acciones pueden manifestarseen cambios de comportamiento o en

Figura 6

4%

A Dnde Va el Dinero?La Factura Anual de Energa para un Hogar Unifamiliar Tpico de los EE.UU.

es de Aproximadamente $2.200.

Fuente: Notas de Typical House, Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, 2009 y Typical house_2009_Reference.xls hoja

de clculo. El precio promedio de la electricidad es de 11,3 centavos de cada dlar por kilovao-hora. Precio medio del gas

natural es $13,29 por mil ln de BTU.

Electrnicos

Incluyen

computadora,

monitor, TV,

reproductor

de DVD.

Electro-

lavadora y

secadora de ropa.

domstcos

Incluyen

nevera,

Otras

Incluyen adaptadores

externos de energa,telefona, cajas

decodicadoras,

venladores

de techo,

cocinas,

hornos,

microondas,

venladoreselicos, audio

para el hogar,

cafetera,

deshumidicadores.

Otro

11%

Calefaccin

29%

Refrigeracin

17%Calentador

de agua

14%

Iluminacin

12%

13%

Electro-

domstcos

11


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7.1 Las opciones energticas afectan laseguridad econmica.Los individuos y la sociedadcontinuamente toman decisiones sobre la energaque tienen consecuencias econmicas. Lasconsecuencias se presentan en forma de costoeconmico en general y especcamente en formade uctuacin e inestabilidad de los precios.

7.2 Las opciones energticas afectan la seguridadnacional.La seguridad nacional depende, enparte, de las fuentes de suministro de energa de

dicha nacin. Por ejemplo, una nacin que cuentacon fuentes de energa diversicadas proviniendoprincipalmente dentro de sus propias fronterases ms segura que el pas que depende en granmedida de fuentes de energa extranjeras.

7.3 Las opciones energticas afectan lacalidad medioambiental.Opciones energticasseleccionadas por los seres humanos tienenconsecuencias medioambientales. La calidad devida de los seres humanos y otros organismos enla Tierra depende de tales selecciones.

7.4 El aumento en demanda y el suministrolimitado de combustibles fsiles afectan la calidadde vida.Los combustibles fsiles proporcionanuna vasta mayora de la energa mundial. Los

recursos de combustibles fsiles son limitados.Si la sociedad no efectuara una transicin afuentes de energa renovables antes de agotar losrecursos de la Tierra, podra enfrentarse con unasituacin en la cual la demanda de energa superela oferta. Esta situacin podra causar gravesconsecuencias sociales y econmicas.

La calidad de vida de individuos y sociedades es afectada poropciones energticas.

7.5 El acceso a recursos energticos afectala calidad de vida.El acceso a recursosenergticos, o falta de ellos, afecta a la saludhumana, el acceso a la educacin, la situacinsocioeconmica, la igualdad de gnero, alianzasglobales y el medio ambiente.

7.6 Algunas personas son ms vulnerablesa los impactos de las opciones de energaque otras.Las decisiones sobre la energatienen consecuencias econmicas, sociales

y medioambientales. Las personas de bajosrecursos econmicos, marginadas, o demenor desarrollo se benecian ms de lasconsecuencias positivas y a la vez son msvulnerables a consecuencias negativas.

Mil millones de habitantes en los pases en desarrollodependen de estufas tradicionales o de fuegos abiertosque queman biomasa como fuente de energa trmica paracocinar y calentar el hogar. Las mujeres y las nias enena cargo gran parte de la tarea de recoger el combusbley cocinar. Estn, por lo tanto, desproporcionadamenteafectadas por los impactos negavos por el empo y

esfuerzo que requieren esas tareas y por respirar el humode la combusn. Las mejoras en la estufa y la tecnologade combusble resultan en menos uso de combusble,un ahorro de empo y de voluntad que se puede dedicara la educacin o a ganarse uno la vida, benecian la saludy el bienestar, de las personas que las ulizan as tambinreducen el impacto negavo sobre el medio ambiente, seapor el humo que por el uso excesivo de vegetacin que enlugares pobres, por lo general, resulta escasa. Este ejemplodemuestra una aplicacin del anlisis de energa por sistemas.

Izquierda:TresmujeresenDarfurulizanunnuevodiseodeestufaqueopmizalaecienciadecombusbleyreducelasemisionesnocivas.Lamayorecienciareduceelesfuerzoquelafamiliadebeejercerpararecogerbiocombusblecomolalea.(FotocortesadeEnergaPotencial.)

Derecha:UnaestufaempotradaenBangladesh,queesmsecientequeunaestufatradicionalyreducelaexposicindelafamiliaalhumo.(FotocortesadelaAlianzaMundialparaEstufasLimpias.)

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Conceptos Fundamentales1. Los seres humanos nacen para investigar y aprender.Las personas se encuentran con

nuevas experiencias de aprendizaje trayendo ideas preconcebidas y conocimientos previos.Las personas desarrollan sus propias ideas acerca de cmo funciona el mundo fsico,biolgico y social. Las oportunidades de aprendizaje ecaces reconocen y acceden a estasideas preconcebidas, reforzando conocimientos previos que son adecuados y recticandoaquellos que no lo son.

2. El aprendizaje ecaz se centra en un conjunto bsico de ideas y prcticas.La concentracinen un conjunto bsico de ideas y prcticas en lugar de una amplia gama que podra darlugar a un conocimiento desconectado de hechos aislados permite al estudiante darsentido a nueva informacin y afrontar a nuevos problemas en manera efectiva. El apoyo a lainstruccin explcita que hace hincapi en las conexiones entre diferentes temas, disciplinas yexperiencias de aprendizaje ayuda a este proceso.

3. La comprensin se desarrolla con el tiempo. Para desarrollar un conocimiento profundodel mundo y cmo funciona y apreciar las interconexiones los alumnos necesitanoportunidades sostenibles durante un perodo de aos para elaborar y desarrollar ideas debsicas. La gente puede seguir aprendiendo acerca de las ideas centrales durante toda unavida. Debido a que el progreso de aprendizaje se extiende por aos, los educadores debenconsiderar cmo presentar temas sobre la energa a mltiples niveles. De esta manera, elaprendizaje previo constituye una base para ampliar el conocimiento de conceptos mscomplejos.

4. El aprendizaje de energa requiere tanto conocimiento como prctica.Las ciencias socialesy naturales no son slo cuerpos de conocimiento sino tambin un conjunto de prcticasutilizadas para establecer, ampliar y perfeccionar ese conocimiento. La enseanzaecaz infunde estas mismas prcticas en el aprendizaje, basadas en investigaciones conparticipacin activa de los estudiantes en experiencias de investigacin autnticas que se

basan en informacin dedigna, datos y evidencia que establecen una base rme paraplantear una posicin, formar conclusiones o formular planteamientos.

Principios Esenciales para la Enseanza y el Aprendizaje:Se sabe mucho acerca de cmo aprende la gente. Las oportunidades de aprendizaje ecaces estn planteadas con tales conocimientos en mente.7

__________________

7 Los Conceptos Fundamentales descritos aqu se basan en un conjunto de seis principios rectores establecidos en A Framework for K-12 Science Education: Practices, Crosscut ting Concepts, and Core

Ideas, el Consejo Nacional de Investigacin, Junta de Educacin de la Ciencia, 2011. Por favor, consulte al Esquema NRC para ms informacin sobre estos conceptos y para futuras referencias.

5. La conexin personal con intereses y experiencias mejora el aprendizaje.El inters personal y la experiencia forman una parte crtica de un proceso deaprendizaje efectivo. Los estudiantes necesitan una gua para tomar consciencia de cmo los temas de aprendizaje se conectan con la experiencia personalde ellos y cmo les son relevantes esos resultados. Esto no slo ayuda al aprendizaje en general, sino que tambin ayuda a fomentar el aprendizaje de porvida.

6. Las oportunidades educativas deben ser equitativas y accesibles para todos.El aprendizaje efectivo requiere herramientas y oportunidades adecuadas.Estas herramientas y oportunidades necesitan adaptarse a las necesidades individuales.

Estajovencitaestensamblandouncochedecluladecombusblequeseuliza

comoelementodeunaleccinsobreelhidrgenoylasclulasdecombusble.

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Biocombustible Un combustible producido a partir

de biomasa, o biomasa utilizada directamente comocombustible. Ver a Biomasa.

Biomasa Materia orgnica no fsil de origen biolgico.

Ver a Biocombustibles.

Calor Ver a Concepto Fundamental 1.2.

Combustible Una sustancia material que contiene

energa interna. La reaccin qumica con el oxigeno

libera esa energa que puede ser transferida a los

alrededores para usos especcos. Incluidos estn el

petrleo, el carbn y el gas natural (combustibles fsiles),

y otros materiales, el hidrgeno, y los biocombustibles,

as como tambin el uranio.

Combustibles Fsiles Combustible formado a partir

de la biomasa por un proceso geolgico subterrneo de

temperatura y presin durante millones de aos o ms.

Conservacin de la Energa Ver a Concepto

Fundamental 6.1.

Degradacin(en energa) La transformacin de energa

en una forma menos disponible para efectuar el trabajo.

Eciencia El uso de una cantidad menor de un recurso

para efectuar un resultado determinado, un propsito

o servicio que permite lograr un resultado deseado conmenos suministro de energa.

Energa Ver a Concepto Fundamental 1.1.

Energa Cintica Ver a Concepto Fundamental 1.5.

Energa Geotrmica Ver a Concepto Fundamental 2.2.

Energa Incorporada o Integrada Ver a Concepto

Fundamental 6.7.

Energa Potencial Ver a Concepto Fundamental 1.5.

Deniciones ClaveLas deniciones que siguen nos ayudan a entender el contenido y conceptos en esta gua. No son ni completas ni exhaustivas. Las palabras o frases que se

incluyen aqu son aquellos que se puede confundir en cuanto al signicado designado.

Energa Renovable Son formas de energa obtenidas

que son prcticamente inagotables (denidas entrminos con comparacin de vida del Sol) o que pueden

regenerarse en un periodo de una vida humana. Esa

energa corresponde naturalmente en escalas de tiempo

corto con relacin con la duracin de la vida humana.

Energa Trmica Ver a Concepto Fundamental 1.2.

Enfoque Basado en Sistemas Un enfoque que hace

hincapi la interdependencia y la naturaleza interactiva

de elementos internos y externos, acontecimientos,

procesos y fenmenos. Un enfoque que trata de

identicar y entender todas las conexiones de la causa

y el efecto relacionadas con un determinado evento,proceso o fenmeno.

Fuente Primaria de Energa o Fuente Primaria Una

fuente de energa que se encuentra en la naturaleza

y que no ha sido objeto de ninguna transferencia

o transformacin humana. Unos ejemplos son los

combustibles fsiles, la energa solar, elica e

hidroelctrica. Ver a Portador de Energa.

Poltico Relacionado con o que trata con la estructura

o los asuntos del gobierno, la poltica o el Estado. O

bien, en relacin con la participacin de polticos, o

caractersticas de la poltica o los polticos. O basado o

motivado por objetivos partidistas o egostas.

Portador de Energa Una fuente de energa que

resulta por produccin, por transferencia de energa

o transformacin de energa. Unos ejemplos son el

hidrgeno y la electricidad. Ver a la Principal Fuente de

Energa.

Potencia Ver a Concepto Fundamental 1.8.

Producto Bsico Un bien para el cual hay demanda,

pero que se suministra a travs de un mercado, a veces

global, sin diferenciacin cualitativa. El mercado trata un

producto bsico como equivalente o casi equivalente sindar importancia a quin lo produce. Por tanto su precio

es universal. Ver a Producto Diferenciado.

Producto Diferenciable Un producto cuyo precio

no es universal. Un producto cuyo precio se basa en

factores como la marca y la percepcin de calidad. Ver a

Producto Bsico.

Reaccin Nuclear Una reaccin, como en la sin

del uranio, fusin de ncleos de hidrogeno, o en la

desintegracin radiactiva, que altera la energa, la

composicin o la estructura de un ncleo atmico. Ver a

Reaccin Qumica.

Reaccin Qumica Un proceso que implica cambios en

la estructura y el contenido de energa de los tomos,

molculas o los iones, pero no de sus ncleos. Ver a

Reaccin Nuclear.

Reserva Un lugar donde se guarda o se almacena un

recurso natural.

Sistema Un conjunto de objetos relacionados o partes

que forman un total. En particular, un conjunto de objetos

que funcionan juntos como partes de un mecanismo

o una red en interaccin. No es preciso el punto de la

terminacin de un sistema y el comienzo del mismo, sinoque debe denirse sobre una base de objetivos y de la

situacin particular de los sistemas.

Sostenible Capaz de mantenerse a un nivel estable

sin agotar los recursos naturales o causar graves daos

ecolgicos.

Trabajo Ver a Concepto Fundamental 1.1.

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Orgenes de Esta GuaEl desarrollo de esta gua comenz en un taller patrocinado por el Departamentode Energa (DOE) y la Asociacin Americana para el Avance de las Ciencias(AAAS) en otoo de 2010. Mltiples agencias federales, organizaciones nogubernamentales y numerosas personas han contribuido a su desarrollo a travsde una extensa revisin y proceso de comentarios. La discusin e informacinrecopilada en la AAAS, WestEd y Talleres de Conocimiento de Energapatrocinados por DOE en la primavera de 2011 contribuyeron en gran medida al

perfeccionamiento de esta gua.

El uso previsto de este documento como gua incluye, pero no se limita a,la educacin formal e informal de energa, al desarrollo de estndares deeducacin, al diseo de programas de enseanza, al asesoramiento de laeducacin y a la formacin de educadores.

Conocimiento de Energa: Principios Esenciales y Conceptos Fundamentalespara la Educacin de Energaidentica siete Principios Esenciales y un conjuntode Conceptos Fundamentales para apoyar a cada principio. Esta gua no intentaidenticar todas las reas de conocimiento de energa, sino est centrada enaquellas que son esenciales para todos los ciudadanos.

Nota: En el proceso de traduccin, hemos utilizado estructuras del espaol quecreemos son adecuadas para presentar en mejor manera los conceptos de esta

gua. Por lo tanto, la traduccin de la versin en ingls no conforma una versinliteral de esta gua.

Con frecuencia al traducir un texto, hay trminos que no tienen traduccinexacta. Esto es el caso con la palabra inglesa literacy. Hemos consultado conmuchos individuos de varios pases hispanohablantes para la mejor palabracorrespondiente a literacy. Despus de bastante debate, nos hemos puestode acuerdo con el trmino conocimiento como la mejor traduccin en este ysemejantes documentos.

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Asociados en la Educacin:

Alianza para el Ahorro de Energa

Asociacin de los EE.EUU para el Avance

de las Ciencias, Proyecto 2061

Asociacin de los EE.UU para Afro-

Americanos en Energa

Sociedad Nuclear de los EE.UU.

Asociacin de Universidades Pblicas y de

Concesin de Territorio (Land Grant)

Centro de Ciencias y Matemticas

en Contexto de la Universidad de

Massachusetts, Boston

Centro Chabot de Ciencia y del Espacio

Red de Alfabetizacin y Conciencia del

Clima y Energa (CLEAN)

Departamento de Energa de EE.UU.

1000 Independence Ave SWWashington, DC 20585

202-586-5000energy.gov/eere/energyliteracy

Instituto Cooperativo para la Investigacin

en la Ciencias Medioambientales de la

Universidad de Colorado, Boulder

Puente de Energa

Emisora KQED de San Francisco, QUEST

Centro Nacional para la Educacin Cientca

Consejo Nacional para la Ciencia y el Medio

Ambiente

Proyecto Nacional del Desarrollo de la

Educacin en Energa

Fundacin Nacional de la Energa

Asociacin Nacional de Maestros de

Ciencias

Asociacin Norteamericana para la

Educacin Medioambiental

Otherlab

Museo de Ciencias de Minnesota

Centros de Investigacin para la Educacin

Tcnica (TERC)

WestEd

Programa de Educacin de Energa K-12 de

Wisconsin

Mujeres Impactando la Poltica Pblica (WIPP)

Agencias Asociadas al Programa de los EE.UU deInvestigacin Sobre el Cambio de Clima Global:

Departmento de Agricultura

Departmento de Comercio

Departmento de Defensa

Departmento de Energa

Departmento de Salud y Servicios Humanos

Department del Interior

Department del Estado

Department de Transporte

Agencia de Proteccin Medioambiental

Nacional de la Aeronutica y del Espacio

Administracin Nacional de las Ciencias

El Instituto Smithsonian

Agencia de los EE.UU. para el Desarrollo Internacional

Versin S2.2: Junio 2014DOE/EE-1085

Documents

ConocimientoEnergia Low Res