Bienvenidos a esta nueva sesión del curso Energías Sustentables. Mi nombre es Julio Vergara, profesor de la Escuela de Ingeniería UC. Hoy definiremos brevemente el concepto de energía sustentable, y parte del desarrollo teórico de la energía para terminar con las manifestaciones finales más importantes de la energía como se conoce hoy día. Desde esa perspectiva vamos a definir hoy la energía. Ya sabemos que la energía y el desarrollo sustentable están relacionados. La energía ha contribuido sin discusión al desarrollo de la tecnología y la sociedad,. Pero su forma actual genera efectos en el medio ambiente, tanto en el ámbito local como global que requieren ser mitigados. Las energías sustentables aparecen como aquellas formas de energía que colaboran al desarrollo sustentable, mitigando los efectos de las actuales formas de energía. El desarrollo sustentable requiere de un equilibrio entre las dimensiones económicas sociales y ambientales. No es un concepto estático, deben ir amplificándose en el tiempo. La prosperidad debe profundizarse cada día, siempre equilibrando estas tres dimensiones, haciendo que la mayoría de las personas vaya accediendo a los beneficios de la energía sin alejarse de ella. Si este equilibrio se desforma, se retrasa la prosperidad de muchos habitantes. Si se rompe, por ejemplo, el equilibrio en un enfrentamiento entre grandes potencias, nos va a afectar a todos, aun los neutrales dejarán de intercambiar productos, y su desarrollo se verá amenazado. Las energías sustentables son aquellas coherentes al desarrollo sustentable, que se manifiestan como aquellas combinaciones de recursos y tecnologías energéticas que se basan al menos en tres dimensiones. Primero, recursos de gran autonomía y disponibilidad. Por ejemplo, no estar afectados por agotamiento temprano de recursos naturales. Como el petróleo, incluso el agua. Segundo, mínimas emisiones al medio ambiente, en especial las que promueven el cambio climático como principal amenaza actual Y tercero, costos viables de inversión y operación para acercar y manejar a las comunidades los beneficios de la energía. Esta debe ser creciente y en equilibrio, al igual que el desarrollo sustentable. Este último aspecto depende por cierto del avance tecnológico, especialmente del desarrollo de los materiales. ¿Qué sabemos de la energía? Sabemos que existe y que nos sirve para producir materiales, bienes y servicios. Sabemos que en su producción actual dominan los combustibles fósiles, que han generado desarrollo humano, pero también producen problemas. Que es una fuerza viva, como decía Isaac Newton. Que es una capacidad, por ejemplo, para producir trabajo, como dicen nuestros científicos y académicos. Sabemos además que se asocia a los alimentos, nos dan energía, que la transporta el viento, que viene desde el sol, que surge del interior de la tierra. A pesar de las cosas que sabemos, nos quedan varias preguntas Y podemos seleccionar algunas, por ejemplo, a partir de lo que ya indicado. ¿es la energía una sola cosa o es una familia de eventos? ¿Es posible definir la energía?, ¿o mejor la dejamos como esa clásica y vaga definición de capacidad para producir trabajo? Afinemos qué sabemos de energía. Una definición temprana surge de preguntas acerca de la naturaleza del movimiento de los objetos, que hacían metafísicos tempranos como Galileo Galilei o Isaac Newton, que vivieron en la misma era sin conocerse, porque Newton nace un año después de la muerte de Galileo. Newton se preguntaba, ¿qué hace especial a un cuerpo que está en movimiento?, ¿y qué lo mantiene en ese estado? Isaac Newton en el año 1687 propone la primera y segunda ley sobre el movimiento. La primera ley dice, "Un cuerpo se mantiene en movimiento mientras algo no lo perturbe" y la segunda ley dice, "El movimiento de objetos solo se altera por fuerzas", por ejemplo, roce o gravedad. Newton sostenía que tal movimiento no se creaba ni desaparecía, salvo por la acción de fuerzas, postulando algo, era un valor que se conservaba. Ese algo lo bautizó de varias maneras, por ejemplo, fuerza viva. De ese modo Isaac Newton identificaba una de las manifestaciones de la energía. En 1807 Thomas Young, un médico estudioso de la física asocia este atributo, el referido a los cuerpos en movimiento, a energía. De esta manera aparece el término. En el año 1853 el ingeniero William Rankine observó cómo un cuerpo ascendente pierde energía de movimiento mientras define que este va ganando energía potencial. Propone que ese trabajo de levante es el producto de la fuerza realizada por la distancia, define energía cinética y potencial de esta manera. Leibnitz, Coriolis, Thomson y otros definen energía cinética como la integral de la fuerza en el sentido del movimiento en cierto tiempo. Llegando matemáticamente a un medio de la masa por la velocidad del cuerpo al cuadrado. Rankine define la energía potencial gravitacional como el producto de la fuerza por la distancia, siendo la fuerza igual a la masa por la aceleración; en este caso, por la aceleración de gravedad, dando lugar a la conocida expresión mxgxh. Aparecen también otras formas de energía potencial, elástica, magnética, química, etcétera. Por otro lado, Sir Francis Bacon en el año 1620 aproximadamente, que era un actuario, o asistente de abogado, que era estudioso de algunos filósofos griegos, dijo, "El calor produce movimiento". Siglos después se comprueba que el calor de un cuerpo se relaciona con la energía cinética a nivel atómico O al estado vibracional de los electrónicos orbitales. Andaba bastante cerca, y de este modo anticipaba otra manifestación importante de la energía, como es el calor. Hacía 1840 James Joule experimenta convirtiendo movimiento en calor, por ejemplo, calentó agua agitándola con una rueda movida por un peso enrollado. Luego con ese mismo equipo generó electricidad, y calentó agua con una resistencia. Así pudo relacionar trabajo físico con calor en diferente sentido, y relacionar esto a su vez con la electricidad. Varios científicos, como Richard Laming y George Stoney infieren la existencia de cargas negativas. En el año 1897 Joseph Thomson descubre el electrón orbital, que es un leptón que explica la energía eléctrica. Otros científicos como James Maxwell y Max Planck afinaron la teoría electromagnética sosteniendo que las ondas transportan energía. con un nivel de energía proporcional a la frecuencia, o inversamente proporcional a la longitud de onda. Esto adquiere forma cuántica. Es decir, en múltiplos de h, que es la constante de Planck. En rigor entonces la energía electromagnética es n por la constante h y por la frecuencia de oscilación. De ese modo Max Planck cuantifica otra de las principales manifestaciones de la energía. Podemos resumir entonces y concluir que las energías sustentables son aquellas afines al desarrollo sustentable, lo que implica el uso de recursos naturales. De largo aliento, con bajo impacto ambiental y con costos tecnológicos asequibles. Vimos también que la definición clásica, que es capacidad para producir trabajo, solo explica una de las manifestaciones. Que es el movimiento. La sociedad también utiliza calor y diferentes formas electromagnéticas, como la luz y el calor radiante. Hasta la próxima sesión.
