La introducción de la
electricidad para el uso doméstico fue llevada a cabo a principios de la
década de 1880 por el famoso inventor y empresario Thomas Alva Edison.
Mediante pequeñas centrales eléctricas iluminaba calles y hogares de pequeñas
zonas de Nueva York. Sin embargo, la gran fortuna que Edison generó mediante
el uso de la corriente continua empezó a tambalearse en 1888 cuando comenzó a
desarrollarse una tecnología muy superior basada en la corriente alterna.
Edison no se quedó con
los brazos cruzados y lanzó una de las campañas más violentas que se
recuerdan para desprestigiar a su rival, el serbio Nikola Tesla.
Tesla llegaba con una
carta de recomendación del gran inventor Chales Batchelor que decía: “Querido
Edison: conozco a dos grandes hombres y usted es uno de ellos. El otro es
este joven”…y esto a Edison ya empezó a no gustarle.
Sus ideas eran
brillantes pero necesitaba el apoyo de Edison para llevar a cabo el
desarrollo de la corriente alterna. Edison vio claramente el futuro de esta
nueva tecnología pero había invertido tanto dinero en el desarrollo de la
corriente continua que se negaba a darle la razón a Tesla.
Después de casi un año
en el que Tesla proporcionó patentes a Edison, este último decide no pagarle
los 50.000 dólares prometidos al principio alegando que se trataba de una
broma y diciéndole, literalmente: “Cuando llegues a ser un norteamericano
cabal, estarás en condiciones de apreciar una buena broma yanqui”…Es más,
también se negó a subirle el sueldo a 25 dólares semana …y despertó a la
fiera balcánica.
Tesla continuó con sus
revolucionarias ideas para desarrollar la corriente alterna que le permitían
no solo transmitir la electricidad a tensiones muy elevadas y a mayor
distancia, sino con una eficacia muy superior y empleando hilos más finos que
los que usaba Edison con su corriente continua. Además, al tender cables más
finos se necesitaba menos cobre y menos estaciones por lo que la corriente
alterna era mucho más económica.
Curiosamente, este
inventor serbio, un tipo excéntrico donde los haya, llegó a Estados Unidos en
1884 con 28 años después de trabajar en compañías eléctricas y telefónicas
europeas para trabajar junto a Edison.
Rápidamente Tesla
vendió sus patentes al inventor y empresario George Westinghouse, que comenzó
a vender la corriente alterna de forma tan agresiva que el “bueno” de Edison
vio como su imperio se desmoronaba inició el contraataque…y de qué forma.
La peligrosa
instalación de algunas líneas llevó a que ocurrieran algunos desgraciados
accidentes. Esto lo aprovechó Edison que, con un gran dominio de las técnicas
de marketing y manipulación, confundió a la opinión pública que desconocía
los principios fundamentales de la “nueva electricidad”. Titulares
periodísticos como “Nuevo cadáver en los cables” alarmaron a la población…y
apareció el cuarto implicado en esta historia.
Harold Brown, antiguo
trabajador de Edison, puso en marcha un horripilante programa de experimentos
y demostraciones para apoyar la corriente continua de Edison y desprestigiar
las ideas de Tesla…atentos.
En primer lugar
electrocutó a diversos perros con corriente continua demostrando que
sobrevivían a tal disparate…y luego hizo lo mismo con corriente alterna…hasta
matarlos.
Como el susodicho no
estaba contento con los resultados obtenidos dio un siguiente paso. Torturó
un perro de Terranova con leves chispazos de corriente continua y luego lo
remató con corriente alterna…sí, lo que han leído.
Pero Harold Brown fue
más allá. Electrocutaba caballos, terneros, todo le valía para echar por
tierra las ideas de Tesla…o mejor dicho, para asegurar la fortuna de Edison…y
la suya.
Y llegó una de los
momentos más negros en la historia de la ciencia. El 6 de agosto de 1890,
Brown empleó una silla eléctrica, que hacía uso de un generador Westinghouse
que había adquirido ilegalmente, para ejecutar al asesino William Kemmler. En
un espectáculo terrible se necesitaron dos intentos para darle muerte. De
esta forma Brown volvía a presentar la corriente alterna como un peligro para
la sociedad.
Aunque no se lo crean,
aun hay más. En 1903 la “Guerra de las Corrientes” se cobró su última
víctima; Topsy, una elefanta de mal carácter que había matado a dos
cuidadores en Texas y a otro en Brooklyn cuando intentaba introducirle un
cigarrillo en la boca…En pleno delirio Edison se mostró voluntario para
sacrificar a Topsy empleando la corriente alterna.
Le dio a comer a la
elefanta medio kilo de zanahorias cargadas de cianuro, le rodeó las patas de
cobre y le sacudió una descarga de 6.6000 voltios. No se oyó ningún ruido.
Topsy cayó sin pronunciar ni un lamento…y el “bueno” de Edison, para mostrar
al mundo la efectividad de su método…lo rodó en un vídeo y se lo enseñó a
todo el país.
Pero todos estos
terribles ensayos para demostrar la inoperancia de las teorías de Tesla
fueron inútiles…la corriente alterna era muy superior a la continua en todos
sus aspectos…y el combate tuvo un claro vencedor.
En 1893 se inauguraba
la Feria Mundial de Chicago. Las empresas que quisieran hacerse cargo de la
iluminación tenían que presentar sus propuestas. Se presentaron dos grandes
candidatas: Westinghouse, con las tecnologías inventadas por Tesla, y General
Electric, recién creada compañía que controlaba las patentes de Edison…no
hubo color.
Cuando Westinghouse
presentó un presupuesto por la mitad de lo que pedía General Electric la obra
le fue adjudicada, y Tesla pudo exhibir sus generadores, dínamos y motores.
El 1 de Mayo de 1893,
el presidente estadounidense Stephen Grover Cleveland encendió 100.000
bombillas alimentadas básicamente con corriente alterna.
General Electric
admitió la derrota y en 1896 solicitó la licencia de la patentes de
Westinghouse…sobran los comentarios….las ideas de Tesla habían triunfado…la
“Guerra de las Corrientes” tenía un claro ganador.
Más tarde, cuando se
trató de construir la central del Niágara, la guerra de las corrientes
pareció recrudecer, pero el contrato volvió a ser para Westinghouse en cuanto
una autoridad científica como Lord Kelvin optó por la tecnología de Tesla.
Según distintas
fuentes, en 1912 hubo intención de otorgar conjuntamente, un Premio Nobel a
Thomas Alva Edison, y a Nikola Tesla. Tesla se negó a ser asociado con Edison
en el premio, y en vez de a ellos, el Nobel de Física fue concebido a un inventor
sueco de menor medida.
A Tesla se le recuerda
hoy en día por sus teorías de la investigación e ideas extravagantes. Tras
vender sus patentes sobre la corriente alterna a Westinghouse y ayudar a la
empresa a construir su infraestructura, Tesla se centró en investigar el
extraño mundo de la electricidad de altas tensiones.
Llego a dominar tanto
la nueva tecnología que logró pasar grandes corrientes por su cuerpo sin
efectos secundarios dando lugar a efectos espectaculares que le granjearon la
fama de “Mago de la electricidad”.
Fue este último quien
en 1901 logró transmitir una señal a través del Canal de la Mancha utilizando
para “su invento”17 patentes de Tesla…y en 1911 la Academia sueca le dio el
Premio Nobel a… ¡¡Marconi!!.
A pesar de que en 1943
la corte suprema de los EEUU reconoció el descubrimiento a Tesla, Marconi
pasa a la historia como el gran inventor de la radio…y con un Premio Nobel en
su poder…
Debido a su
personalidad excéntrica y a sus afirmaciones aparentemente increíbles y
algunas veces inverosímiles, acerca del posible desarrollo de innovaciones
científicas y tecnológicas, Tesla fue finalmente relegado al ostracismo y
considerado un científico loco.
En 1943 Tesla murió
empobrecido y hasta después de fallecer la polémica le persiguió. Su legado
científico fue requisado por el gobierno estadounidense y muchos de sus
papeles están clasificados como secretos…¡¡qué grande Nikola Tesla!!.
Una última reflexión
personal. El aprovecharse del desconocimiento de la gente ante las nuevas
tecnologías y, por tanto, de sus miedos y temores, para conseguir objetivos
personales es un hecho que se repite constantemente a lo largo de la
historia. Sin embargo, y como repetía noche tras noche el mítico periodista
deportivo José María García…“El tiempo es el único juez insobornable que da y
quita razones y, al final, pone a cada uno en su sitio”
http://www.youtube.com/watch?v=azslIxs9LCk |
viernes, 13 de diciembre de 2013
Historia
Definición
En 1823, Andre−Marie Ampere (1775−1836) establece los principios de la electrodinámica, cuando llega a la conclusión de que la Fuerza Electromotriz es producto de dos efectos: La tensión eléctrica y la corriente eléctrica. Experimenta con conductores, determinando que estos se atraen si las corrientes fluyen en la misma dirección, y se repelen cuando fluyen en contra.
Lo que conocemos como corriente eléctrica no es otra cosa que la circulación de cargas o electrones a través de un circuito eléctrico cerrado, que se mueven siempre del polo negativo al polo positivo de la fuente de suministro de fuerza electromotriz (FEM).
La intensidad de la corriente eléctrica se designa con la letra ( I ) y su unidad de medida en el Sistema Internacional ( SI ) es el Ampere (llamado también “amperio”), que se identifica con la letra ( A ). Ampere es la unidad de medida de la corriente eléctrica y se define como la corriente que produce una tensión, cuando se aplica a una resistencia.
Un ampere equivale una carga eléctrica de un coulomb por segundo ( 1C/seg ) circulando por un circuito eléctrico, o lo que es igual, 6 300 000 000 000 000 000 = ( 6,3 · 1018 ) (seis mil trescientos billones) de electrones por segundo fluyendo por el conductor de dicho circuito. Por tanto, la intensidad ( I ) de una corriente eléctrica equivale a la cantidad de carga eléctrica ( Q ) en coulomb que fluye por un circuito cerrado en una unidad de tiempo.
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Ley de Ohm
La ley de Ohm establece que la intensidad de la corriente que circula entre dos puntos de un circuito eléctrico es proporcional a la tensión eléctrica entre dichos puntos. Esta constante es la conductancia eléctrica, que es el inverso de la resistencia eléctrica.
La intensidad de corriente que circula por un circuito dado es directamente proporcional a la tensión aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo. Cabe recordar que esta ley es una propiedad específica de ciertos materiales y no es una ley general del electromagnetismo como la ley de Gauss, por ejemplo.
Desde el punto de vista matemático el postulado anterior se puede representar por medio de la siguiente Fórmula General de la Ley de Ohm:
V=I.R
Leyes de Kirchhoff
Las leyes de Kirchhoff son dos igualdades que se basan en la conservación de la energía y la carga en los circuitos eléctricos. Fueron descritas por primera vez en 1845 por Gustav Kirchhoff. Son ampliamente usadas en ingeniería eléctrica.
Ley de corrientes de Kirchhoff: Esta ley también es llamada ley de nodos o primera ley de Kirchhoff y es común que se use la sigla LCK para referirse a esta ley. La ley de corrientes de Kirchhoff nos dice que:
En cualquier nodo, la suma de las corrientes que entran en ese nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. De forma equivalente, la suma de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero.
Ley de tensiones de Kirchhoff: Esta ley es llamada también Segunda ley de Kirchhoff, ley de lazos de Kirchhoff o ley de mallas de Kirchhoff y es común que se use la sigla LVK para referirse a esta ley.
En un lazo cerrado, la suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión total suministrada. De forma equivalente, la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico en un lazo es igual a cero.
Tipos de Corriente Eléctrica
En la práctica, los dos tipos de
corrientes eléctricas más comunes son: corriente directa (CD) o continua y
corriente alterna (CA). La corriente directa circula siempre en un solo sentido,
es decir, del polo negativo al positivo de la fuente de fuerza electromotriz
(FEM) que la suministra. Esa corriente mantiene siempre fija su polaridad, como
es el caso de las pilas, baterías y dinamos.
La corriente alterna se diferencia de la
directa en que cambia su sentido de circulación periódicamente y, por tanto, su
polaridad. Esto ocurre tantas veces como frecuencia en hertz (Hz) tenga esa
corriente. A la corriente directa (C.D.) también se le llama corriente continua (C.C.).
La corriente alterna es el tipo de
corriente más empleado en la industria y es también la que consumimos en
nuestros hogares. La corriente alterna de uso doméstico e industrial cambia su
polaridad o sentido de circulación 50 ó 60 veces por segundo, según el país de
que se trate. Esto se conoce como frecuencia de la corriente alterna.
En los países de Europa la corriente
alterna posee 50 ciclos o hertz (Hz) por segundo de frecuencia, mientras que
los en los países de América la frecuencia es de 60 ciclos o hertz.
Corriente Continua
Se denomina [[corriente continua]]
CC en español, en inglés DC, de Direct
Current al flujo de cargas
eléctricas que no cambia de sentido con el tiempo. La corriente eléctrica a
través de un material se establece entre dos puntos de distinto potencial.
Cuando hay corriente continua, los
terminales de mayor y menor potencial no se intercambian entre sí. Es errónea
la identificación de la corriente continua con la corriente constante ninguna
lo es, ni siquiera la suministrada por una batería. Es continua toda corriente
cuyo sentido de circulación es siempre el mismo, independientemente de su valor
absoluto.
Su descubrimiento se remonta a la
invención de la primera pila
voltaica por parte del conde y
científico italiano Alessandro
Volta
No fue hasta los trabajos de Edison sobre la generación de electricidad,
en las postrimerías del siglo XIX cuando la corriente continúa, comenzó
a emplearse para la transmisión de la energía eléctrica.
Ya en el siglo XX este
uso decayó en favor de la corriente alterna, que presenta menores pérdidas en
la transmisión a largas distancias, si bien se conserva en la conexión de redes
eléctricas de diferentes frecuencias y en la transmisión a través de cables
submarinos. Desde 2008 se está extendiendo el uso de generadores de corriente
continua a partir de células
fotoeléctricas que permiten
aprovechar la energía solar.
Cuando es necesario disponer de corriente
continua para el funcionamiento de aparatos electrónicos, se puede transformar
la corriente alterna de la red de suministro eléctrico mediante un proceso,
denominado rectificación, que se realiza con unos dispositivos llamados
rectificadores basados en el
empleo de diodos semiconductores o tiristores antiguamente, también de tubos de
vacío.
Corriente Alterna
La corriente alterna es aquella
en que la que la intensidad cambia de dirección periódicamente en un conductor
como consecuencia del cambio periódico de polaridad de la tensión aplicada en
los extremos de dicho conductor.
Ventajas de la Corriente Alterna
La corriente alterna presenta ventajas decisivas de cara a la producción y transporte de la energía eléctrica,
respecto a la corriente continua:
·
1-Generadores y motores mas baratos y eficientes, y menos
complejos
·
2-Posibilidad de transformar su tensión de manera simple y barata
(transformadores).
·
3-Posibilidad de transporte de grandes cantidades de energía a
largas distancias con un mínimo de sección de conductores ( a alta tensión).
·
4-Posibilidad de motores muy simples, (como el motor de inducción
asíncrono de rotor en cortocircuito).
·
5-Desaparición o minimización de algunos fenómenos eléctricos
indeseables (magnetización en las maquinas, y polarizaciones y corrosiones
electrolíticas en pares metálicos).
La corriente continua, presenta la ventaja de poderse acumular
directamente, y para pequeños sistemas eléctricos aislados de baja tensión,
(automóviles) aun se usa (Aunque incluso estos acumuladores se cargan por
alternadores).
Actualmente es barato convertir la corriente alterna en continua
(rectificación).
Efecto Joule
Se conoce como efecto
Joule al fenómeno por el cual
si en un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se
transforma en calor debido a los choques que sufren con los átomos del material
conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo
En este efecto se basa el funcionamiento de diferentes electrodomésticos como los hornos, las tostadoras y las calefacciones eléctricas, y algunos aparatos empleados industrialmente como soldadoras, etc., en los que el efecto útil buscado es, precisamente, el calor que desprende el conductor por el paso de la corriente.
Sin embargo, en la mayoría de las aplicaciones es un efecto indeseado y la razón por la que los aparatos eléctricos y electrónicos necesitan un ventilador que disminuya el calor generado y evite el calentamiento excesivo de los diferentes dispositivos como podían ser los circuitos integrados. E inclusive las lámparas incandescentes que producen más energía calorífica que lumínica.
En este efecto se basa el funcionamiento de diferentes electrodomésticos como los hornos, las tostadoras y las calefacciones eléctricas, y algunos aparatos empleados industrialmente como soldadoras, etc., en los que el efecto útil buscado es, precisamente, el calor que desprende el conductor por el paso de la corriente.
Sin embargo, en la mayoría de las aplicaciones es un efecto indeseado y la razón por la que los aparatos eléctricos y electrónicos necesitan un ventilador que disminuya el calor generado y evite el calentamiento excesivo de los diferentes dispositivos como podían ser los circuitos integrados. E inclusive las lámparas incandescentes que producen más energía calorífica que lumínica.
En un conductor metálico la
potencia es: P=I^2.R
Las Compañías que suministran
electricidad toman como unidad de potencia el Kilowatio (kW) y como unidad de
tiempo la hora (h). En consecuencia, si se tiene P = 1 kW
y t = 1hora, se obtiene la unidad de energía
llamada Kilowatio-hora (kWh).
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Efecto Magnético
Se
lleva acabo cuando alrededor de los conductores que transportan las corrientes
eléctricas se producen campos magnéticos. Así, cuando se acerca una aguja
magnética a un conductor que transporta corriente, se observa que la aguja se
desvía bruscamente de su posición.
Un
conductor por el que circula una corriente está rodeado de un campo magnético.
Si el conductor se introduce perpendicularmente a un campo magnético recibirá
una fuerza lateral cuyo valor se determina con la siguiente expresión
matemática:
F=
ILB
F= fuerza
magnética que recibe el conductor, en Newton (N)
I= intensidad
de la corriente eléctrica que circula por el conductor se mide en Amperes (A)
L= longitud
del conductor sumergido en el campo magnético, se expresa en metros (m)
B= inducción
magnética medido en Teslas (T)
De
la misma manera que sucede para una carga móvil, si el conductor por
el que circula una corriente forma un ángulo (θ) con el campo magnético, la
fuerza que recibe se determina con la expresión:
F=
ILB SEN θ
Efecto Inductivo
La
corriente eléctrica puede inducir cambios químicos en las sustancias. Esto se
aprovecha en una pila, que produce electricidad a partir de cambios químicos, o
en galvanotecnia, la técnica empleada para recubrir de metal una pieza.
Ejemplo:
La corriente eléctrica puede producir reacciones químicas. En la industria se
emplea la electrolisis para transformar unas sustancias en otras:
-Para
proteger una superficie metálica de la corrosión.
-Mejorar
el aspecto superficial (Ej.: chapados de oro).
-Mejorar
propiedades eléctricas, ópticas u otras.
-Obtener
metales a partir de sus minerales.
Efecto Motor
El
efecto motor es un efecto electromagnético que actualmente es de gran
importancia, porque en el se basa el funcionamiento de muchos dispositivos
útiles al hombre.
Sabemos
que de acuerdo con el experimento de Oersted, toda corriente eléctrica crea un
campo magnético a su alrededor que se encuentra a su alrededor, que se encuentra
en presencia de otro campo, interactúa con él, manifestándose tal interacción
mediante una fuerza en esta practica, observaremos el fenómeno llamado efecto
motor consistente en que un conductor con corriente eléctrico colocado dentro
de un campo magnético, experimenta la accio0n de una fuerza este fenómeno fue
descubierto Michael Farad ay en 1821, constituye otro ejemplo de interacción de
campos magnéticos: de hecho la corriente que circula por un conductor es un
conjunto de cargas eléctricas en movimiento y sobre cada una se ejerce una
fuerza.
La
fuerza observada en el alambre seria la resultante de un gran numero de
pequeñísimas fuerzas actuando sobre las cargas móviles.
Entonces
el sentido de la fuerza sobre el conductor también puede terminaras de con la
regla de la mano izquierda en la que el dedo medio apuntaría en el sentido de
la circulación de la corriente eléctrica que seria el del movimiento de las
cargas en movimiento del extremo + al extremo-.
Para
el sentido real de la corriente, la regla se aplicaría con la mano derecha.
Un
motor eléctrico es un aparto que, basado en el fenómeno anterior transforma la
energía eléctrica que se le suministra en energía mecánica.
Un
transformador eléctrico básicamente esta constituido por una bobina de espiras
rectangulares devanadas sobre un rotor de material ferromagnético, el que a su
vez va montado sobre un eje que le permite girar libremente.
El
rotor se encuentra dentro de un campo magnético que puede ser creado por un
imán permanente, o por un electroimán alimentando con la misma corriente del
embobinado del rotor.
La
interacción de los dos campos magnéticos crea sobre cada espira del rotor un
par de fuerza que lo hace girar.
En
un motor eléctrico el sentido de giro del rotor dependerá del sentido del campo
magnético y del sentido de circulación de la corriente en el embobinado
invirtiendo cualquiera de ellos, se invierte el sentido de giro.
La
rapidez con que gira el rotor dependerá de la intensidad de campo magnético
principal, la intensidad de la corriente aplicada al embobinado del rotor, y de
la longitud de sus espiras, además del número de espiras.
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Generación de Corriente Eléctrica
Consiste en transformar alguna clase de energía química, mecánica, térmica o lumínica, entre otras, en energía eléctrica. Para la generación industrial se recurre a instalaciones denominadas centrales eléctricas, que ejecutan alguna de las transformaciones citadas. Estas constituyen el primer escalón del sistema de suministro eléctrico. La generación eléctrica se realiza, básicamente, mediante un generador; si bien estos no difieren entre sí en cuanto a su principio de funcionamiento, varían en función a la forma en que se accionan. Explicado de otro modo, difiere en qué fuente de energía primaria utiliza para convertir la energía contenida en ella, en energía eléctrica.
Desde que Nikola Tesla descubrió la corriente alterna y la forma de producirla en los alternadores, se ha llevado a cabo una inmensa actividad tecnológica para llevar la energía eléctrica a todos los lugares habitados del mundo, por lo que, junto a la construcción de grandes y variadas centrales eléctricas, se han construido sofisticadas redes de transporte y sistemas de distribución. Sin embargo, el aprovechamiento ha sido y sigue siendo muy desigual en todo el planeta. Así, los países industrializados o del primer mundo son grandes consumidores de energía eléctrica, mientras que los países en vías de desarrollo apenas disfrutan de sus ventajas.
La demanda de energía eléctrica de una ciudad, región o país tiene una variación a lo largo del día. Esta variación es función de muchos factores, entre los que destacan: tipos de industrias existentes en la zona y turnos que realizan en su producción, climatología extremas de frío o calor, tipo de electrodomésticos que se utilizan más frecuentemente, tipo de calentador de agua que haya instalado en los hogares, la estación del año y la hora del día en que se considera la demanda. La generación de energía eléctrica debe seguir la curva de demanda y, a medida que aumenta la potencia demandada, se debe incrementar la potencia suministrada. Esto conlleva el tener que iniciar la generación con unidades adicionales, ubicadas en la misma central o en centrales reservadas para estos períodos. En general los sistemas de generación se diferencian por el periodo del ciclo en el que está planificado que sean utilizados; se consideran de base la nuclear y la eólica, de valle la termoeléctrica de combustibles fósiles, y de pico la hidroeléctrica principalmente (los combustibles fósiles y la hidroeléctrica también pueden usarse como base si es necesario).
Dependiendo de la fuente primaria de energía utilizada, las centrales generadoras se clasifican en químicas cuando se utilizan plantas de radioactividad, que generan energía eléctrica con el contacto de esta, termoeléctricas (de carbón, petróleo, gas, nucleares y solares termoeléctricas), hidroeléctricas (aprovechando las corrientes de los ríos o del mar: mareomotrices), eólicas y solares fotovoltaicas. La mayor parte de la energía eléctrica generada a nivel mundial proviene de los dos primeros tipos de centrales reseñados. Todas estas centrales, excepto las fotovoltaicas, tienen en común el elemento generador, constituido por un alternador de corriente, movido mediante una turbina que será distinta dependiendo del tipo de energía primaria utilizada.
Por otro lado, un 64% de los directivos de las principales empresas eléctricas consideran que en el horizonte de 2018 existirán tecnologías limpias, WN, accesibles y renovables de generación local, lo que obligará a las grandes corporaciones del sector a un cambio de mentalidad.
Centrales Termoeléctricas
Una central termoeléctrica es
un lugar empleado para la generación de energía eléctrica a partir de calor.
Este calor puede obtenerse tanto de combustibles fósiles (petróleo, gas natural
o carbón) como de la fisión nuclear del uranio u otro combustible nuclear o del
sol como las solares termoeléctricas, así como también de incineración de
residuos sólidos urbanos (RSU). Las centrales que en el futuro utilicen la
fusión también serán centrales termoeléctricas.
En su forma más clásica, las
centrales termoeléctricas consisten en una caldera en la que se quema el
combustible para generar calor que se transfiere a unos tubos por donde circula
agua, la cual se evapora. El vapor obtenido, a alta presión y temperatura, se
expande a continuación en una turbina de vapor, cuyo movimiento impulsa un
alternador que genera la electricidad. Luego el vapor es enfriado en un
condensador donde circula por tubos agua fría de un caudal abierto de un río o
por torre de refrigeración.
En las centrales
termoeléctricas denominadas de ciclo combinado se usan los gases de la
combustión del gas natural para mover una turbina de gas. En una cámara de
combustión se quema el gas natural y se inyecta aire para acelerar la velocidad
de los gases y mover la turbina de gas. Como, tras pasar por la turbina, esos
gases todavía se encuentran a alta temperatura (500 °C), se reutilizan para
generar vapor que mueve una turbina de vapor. Cada una de estas turbinas
impulsa un alternador, como en una central termoeléctrica común. El vapor luego
es enfriado por medio de un caudal de agua abierto o torre de refrigeración
como en una central térmica común. Además, se puede obtener la cogeneración en
este tipo de plantas, al alternar entre la generación por medio de gas natural
o carbón. Este tipo de plantas está en capacidad de producir energía más allá
de la limitación de uno de los dos insumos y pueden dar un paso a la utilización
de fuentes de energía por insumos diferentes.
Las centrales térmicas que usan
combustibles fósiles liberan a la atmósfera dióxido de carbono (CO2),
considerado el principal gas responsable del calentamiento global. También,
dependiendo del combustible utilizado, pueden emitir otros contaminantes como
óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, partículas sólidas (polvo) y cantidades
variables de residuos sólidos. Las centrales nucleares pueden contaminar en
situaciones accidentales (véase accidente de Chernóbil) y también generan
residuos radiactivos de diversa índole.
Centrales Térmicas Solares
Una central térmica solar o central termosolar
es una instalación industrial en la que, a partir del calentamiento de un
fluido mediante radiación solar y su uso en un ciclo termodinámico
convencional, se produce la potencia necesaria para mover un alternador para
generación de energía eléctrica como en una central térmica clásica. En ellas
es necesario concentrar la radiación solar para que se puedan alcanzar temperaturas
elevadas, de 300 °C hasta 1000 °C, y obtener así un rendimiento aceptable en el
ciclo termodinámico, que no se podría obtener con temperaturas más bajas. La
captación y concentración de los rayos solares se hacen por medio de espejos
con orientación automática que apuntan a una torre central donde se calienta el
fluido, o con mecanismos más pequeños de geometría parabólica. El conjunto de
la superficie reflectante y su dispositivo de orientación se denomina
heliostato. Su principal problema medioambiental es la necesidad de grandes
extensiones de territorio que dejan de ser útiles para otros usos (agrícolas,
forestales, etc.).
Centrales Hidroeléctricas
Una central hidroeléctrica es aquella que
se utiliza para la generación de energía eléctrica mediante el aprovechamiento
de la energía potencial del agua embalsada en una presa situada a más alto nivel que la
central. El agua se lleva por una tubería de descarga a la sala de máquinas de
la central, donde mediante enormes turbinas
hidráulicas se produce la
electricidad en alternadores. Las dos características principales de una
central nicoeléctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generación de
electricidad son:
·
La potencia, que es
función del desnivel existente entre el nivel medio del embalse y el nivel
medio de las aguas debajo de la central, y del caudal máximo turbinable, además
de las características de la turbina y del generador.
·
La energía garantizada en un lapso determinado,
generalmente un año, que está en función del volumen útil del embalse, de la
pluviometría anual y de la potencia instalada.
La potencia de una central hidroeléctrica
puede variar desde unos pocos MW,
hasta varios GW. Hasta 10 MW se consideran mini
centrales. En China se encuentra la mayor central hidroeléctrica del mundo (la Presa de las Tres Gargantas), con una
potencia instalada de 22.500 MW. La segunda es la Represa de Itaipú (que pertenece a Brasil y Paraguay),
con una potencia instalada de 14.000 MW en 20 turbinas de 700 MW cada una.
Esta forma de energía posee problemas
medioambientales al necesitar la construcción de grandes embalses en los que
acumular el agua, que es sustraída de otros usos, incluso urbanos en algunas
ocasiones.
Actualmente se encuentra en desarrollo la
explotación comercial de la conversión en electricidad del potencial energético
que tiene el oleaje del mar, en las llamadas centrales
mareomotrices. Estas utilizan el flujo y reflujo de las mareas. En general pueden ser útiles
en zonas costeras donde la amplitud de la marea sea amplia, y las condiciones
morfológicas de la costa permitan la construcción de una presa que corte la
entrada y salida de la marea en una bahía. Se genera energía tanto en el
momento del llenado como en el momento del vaciado de la bobina.
Centrales Mareomotrices
Las centrales mareomotrices
utilizan el flujo y reflujo de las mareas. En general, pueden ser útiles en
zonas costeras donde la amplitud de la marea sea amplia y las condiciones
morfológicas de la costa permitan la construcción de una presa que corte la
entrada y salida de la marea en una bahía. Se genera energía tanto en el
momento del llenado como en el momento del vaciado de la bahía.
Actualmente se encuentra en desarrollo la
explotación comercial de la conversión en electricidad del potencial energético
que tiene el oleaje del mar, en las llamadas centrales undimotrices.
Centrales Eólicas
La energía eólica se obtiene
mediante el movimiento del aire, es decir, de la energía cinética generada por
efecto de las corrientes de aire o de las vibraciones que el dicho viento
produce. Los molinos de viento se han usado desde hace muchos siglos para moler
el grano, bombear agua u otras tareas que requieren una energía. En la
actualidad se usan aerogeneradores para generar electricidad, especialmente en
áreas expuestas a vientos frecuentes, como zonas costeras, alturas montañosas o
islas. La energía del viento está relacionada con el movimiento de las masas de
aire que se desplazan de áreas de alta presión atmosférica hacia áreas
adyacentes de baja presión, con velocidades proporcionales al gradiente de
presión.2
El impacto medioambiental de este sistema
de obtención de energía es relativamente bajo, pudiéndose nombrar el impacto
estético, porque deforman el paisaje, la muerte de aves por choque con las
aspas de los molinos o la necesidad de extensiones grandes de territorio que se
sustraen de otros usos. Además, este tipo de energía, al igual que la solar o
la hidroeléctrica, están fuertemente condicionadas por las condiciones
climatológicas, siendo aleatoria la disponibilidad de las mismas.
Centrales fotovoltaicas
Los principales problemas de este
tipo de energía son su elevado coste en comparación con los otros métodos, la
necesidad de extensiones grandes de territorio que se sustraen de otros usos,
la competencia del principal material con el que se construyen con otros usos
(el sílice es el principal componente de los circuitos integrados), o su
dependencia con las condiciones climatológicas. Este último problema hace que
sean necesarios sistemas de almacenamiento de energía para que la potencia
generada en un momento determinado, pueda usarse cuando se solicite su consumo.
Se están estudiando sistemas como el almacenamiento cinético, bombeo de agua a
presas elevadas, almacenamiento químico, entre otros.
¿Cómo se define el riesgo eléctrico?
Definimos el riesgo eléctrico como la posibilidad de circulación de la corriente eléctrica a través del cuerpo humano, siendo para ello necesario que el cuerpo humano sea conductor, que pueda formar parte del circuito y que exista una diferencia de tensiones entre dos puntos de contacto. Debido a que la electricidad es el tipo de energía más utilizada, a veces caemos en la despreocupación olvidándonos de las mínimas medidas de prevención en su uso.
El riesgo eléctrico puede producir daños sobre las personas (parada cardiaca, respiratoria, quemaduras, etc.) y sobre los bienes, debido al riesgo asociado de incendios y explosiones.
La primera muerte por electrocución se comunicó en 1879. En países como los Estados Unidos se producen más de 1000 muertos anuales por esta causa, además de 150 muertos por rayo. Las quemaduras eléctricas representan un 2 % de los ingresos en las unidades de quemados de los hospitales, el 65 % se producen en el lugar de trabajo (normalmente empresas eléctricas), el 32 % son domésticos y el 3 % de causas varias.
A título orientativo podemos decir que representan sólo del 0,5 al 0,8 % de los accidentes con baja laboral, pero este bajo porcentaje se corresponde con el 8 % de los accidentes mortales en los centros de trabajo, lo cual indica que se asocian a lesiones muy graves.
Son más frecuentes en varones de 20 a 30 años, siendo la corriente alterna de baja tensión la más involucrada en los accidentes.
¿Qué factores intervienen en el riesgo de lesiones por electricidad?
Los factores que
intervienen en los accidentes eléctricos se pueden clasificar en factores
técnicos y humanos.
Dentro de los factores técnicos
mencionaremos los siguientes:
Intensidad
de la corriente que pasa por el cuerpo humano: Se ha demostrado
experimentalmente que es la intensidad que atraviesa el cuerpo humano y no la
tensión la que puede ocasionar lesiones debido al accidente eléctrico.
En este sentido comentar que a
partir de 1 mA de corriente alterna ya se comienzan a percibir hormigueos, y
que hasta intensidades de 10 mA del mismo tipo de corriente, la persona aún es
capaz de soltar un conductor.
Tiempo
de exposición al riesgo:
No podemos hablar de valores de intensidad sin relacionarlos con el tiempo de
paso por el cuerpo humano. De esta forma, para cada intensidad de corriente se
establecen, según el tiempo de contacto, tres niveles:
Nivel de
seguridad:
Abarca desde la mínima percepción de corriente hasta el momento en que no es
posible soltarse voluntariamente del conductor. En dicho periodo no se produce
afectación cardiaca ni nerviosa.
Nivel de
intensidad soportable:
Se produce aumento de la presión sanguínea y alteraciones del ritmo cardiaco,
pudiéndose llegar a parada cardiaca reversible. Además, el nivel de consciencia
va disminuyendo llegándose al coma por encima de 50 mA.
Nivel de
intensidad insoportable:
Estado de coma persistente y parada cardiaca.
Recorrido
de la corriente eléctrica por el cuerpo humano: Las consecuencias del contacto
dependerán de los órganos del cuerpo humano que atraviese la corriente. Las
mayores lesiones se producen cuando la corriente circula en las siguientes
direcciones:
-Mano izquierda - pie derecho.
-Mano derecha - pie izquierdo .
-Manos – cabeza.
-Mano derecha - tórax (corazón) -
mano izquierda.
-Pie derecho - pie izquierdo.
Naturaleza
de la corriente:
Diferenciamos entre corriente alterna y corriente continua.
Corriente
alterna:
Su característica fundamental es la frecuencia, de tal modo que esa alternancia
en el sistema cardiaco y nervioso produce espasmos, convulsiones y alteraciones
del ritmo cardiaco.
Corriente
continua:
Suele actuar por calentamiento y generalmente no es tan peligrosa como la
alterna, si bien puede inducir riesgo de embolia y muerte.
Resistencia
eléctrica del cuerpo humano: Entre los factores determinantes tenemos la edad,
el sexo, las tasas de alcohol en sangre, el estado de la superficie de contacto
(humedad, suciedad, etc.), la presión de contacto, etc.
El valor máximo de resistencia se
establece en 3000 Ohmios y el mínimo en 500 Ohmios. La piel seca tiene una gran
resistencia, del orden de 4.000 Ohmios para la corriente alterna. En el caso de
piel húmeda se reducen los niveles de resistencia hasta 1500 Ohmios, con lo que
sólo con 100 V la intensidad que atraviesa el organismo puede producir la
muerte. La sudoración también es un factor que puede disminuir la resistencia
de la piel.
La resistencia en el interior del
organismo es, en general, 1000 veces menor que la de la piel, siendo menor para
la corriente alterna. En el interior del organismo la resistencia disminuye en
proporción directa a la cantidad de agua que presentan los distintos tejidos;
así, de mayor a menor resistencia tenemos los huesos, el tendón, la grasa, la
piel, los músculos, la sangre y los nervios.
Tensión
aplicada:
Definimos la "tensión de contacto" como la diferencia de potencial
que pueda resultar aplicada entre la mano y el pie de una persona que toque con
aquella una masa o elemento sin tensión. En ausencia de contacto con elementos
aislantes, aumenta la tensión de contacto y se favorece el paso de la
corriente. Las tensiones más peligrosas son, para la corriente continua, las
cercanas a 500 V, y para la corriente alterna las próximas a 300 V.
Infografía
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http://www.ecured.cu/index.php/Corriente_el%C3%A9ctrica
http://recursostic.educacion.es/eda/web/tic_2_0/informes/perez_freire_carlos/temas/personajes.htm
http://ddtorres.webs.ull.es/Docencia/Intalaciones/Electrifica/Tema%202.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm
http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_ley_ohm/ke_ley_ohm_1.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Leyes_de_Kirchhoff
http://www.rena.edu.ve/cuartaEtapa/fisica/Tema17c.html
http://corrienteelectrica.blogspot.es/1298760900/
http://pmtrmagnetismo.blogspot.com/2012/04/problemas-de-un-conductor-por-el-que.html
http://reporterosenmovimiento.wordpress.com/2012/10/31/ciencia-historia-del-nacimiento-de-la-corriente-electrica/
http://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot2.shtml
http://www.ecured.cu/index.php/Anexo:Efectos_de_la_corriente_el%C3%A9ctrica
http://www.monografias.com/trabajos11/pramot/pramot.shtml
http://es.wikipedia.org/wiki/Generaci%C3%B3n_de_energ%C3%ADa_el%C3%A9ctrica
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