Fuentes de Energía Eléctrica: Tipos, Transporte y Dispositivos de Conversión

Fuentes de Energía Eléctrica

La energía eléctrica se puede obtener, básicamente, mediante dos maneras:

Mediante reacciones químicas

Se produce cuando se aprovecha la ganancia o pérdida de electrones, las que tienen lugar durante la transformación química de un elemento o compuesto en otro. Por ejemplo, una batería de plomo y ácido (como la de los automóviles), que al descargarse transforma sus electrodos de plomo (peróxido de plomo “+” y plomo “–“) en sulfato de plomo.

El cuerpo humano también obtiene la energía eléctrica para moverse y hacer funcionar todo el cuerpo de las reacciones químicas que se dan en los intestinos.

Mediante los fenómenos físicos

Se da cuando se utilizan las energías físicas, como campos eléctricos, transferencia de energía mecánica o choques para generar energía eléctrica. Mediante estos principios se puede generar gran cantidad de energía, ya que, básicamente, la estructura química que los equipos no es alterada, lo cual les da una vida útil larga y un coste de producción menor al de las energías químicas. Un ejemplo de la obtención de energía eléctrica mediante fenómenos físicos se da, por ejemplo, en las centrales hidroeléctricas, eólicas, térmicas o nucleares, donde básicamente se transforma energía mecánica en eléctrica gracias al movimiento de campos magnéticos, que hace que los electrones en un conductor se muevan de un lado al otro.

Mediante la conversión de energía mecánica en eléctrica es que se obtiene más del 95% de la energía eléctrica que utiliza el ser humano en la actualidad. Este tipo de energía, una vez obtenida, debe ser transportada desde los puntos de obtención (centrales nucleares, plantas hidroeléctricas, por ejemplo) hasta los hogares. Esto se hace utilizando los principios de la ley de Ohm y de potencia eléctrica. La ley de Ohm nos dice que mientras un conductor sea más largo, mayor será su resistividad, y si mayor es su resistividad, mayor será la potencia disipada por este conductor debido al paso de la corriente. La corriente también influye en la cantidad de potencia que se puede suministrar por la línea de acuerdo a la fórmula:

El elevar el voltaje para el transporte ayuda a que los cables de transporte no sean tan gruesos, pero sin embargo trae el contra tiempo de que a voltajes más elevados, la energía eléctrica puede saltar desde el lado positivo al negativo, venciendo la resistencia dieléctrica de los materiales de forma más fácil.

Para elevar o disminuir el voltaje de las líneas eléctricas, se utilizan los transformadores, que como su nombre lo indica, es un dispositivo eléctrico/electrónico que transforma un voltaje en otro, ya sea este mayor o menor.

Clasificación de las líneas eléctricas según su tensión

• Alta tensión: Se emplea para transportar altas tensiones a grandes distancias, desde las centrales generadoras hasta las subestaciones de transformadores. Su transportación se efectúa utilizando gruesos cables que cuelgan de grandes aisladores sujetos a altas torres metálicas. Las altas tensiones son aquellas que superan los 25 kV (kilovolt).
• Media tensión: Son tensiones mayores de 1 kV y menores de 25 kV. Se emplea para transportar tensiones medias desde las subestaciones hasta las subestaciones o bancos de transformadores de baja tensión, a partir de los cuales se suministra la corriente eléctrica a las ciudades. Los cables de media tensión pueden ir colgados en torres metálicas, soportados en postes de madera o cemento, o encontrarse soterrados, como ocurre en la mayoría de las grandes ciudades.
• Baja tensión: Tensiones inferiores a 1 kV que se reducen todavía más para que se puedan emplear en la industria, el alumbrado público y el hogar. Las tensiones más utilizadas en la industria son 220, 380 y 440 volt de corriente alterna y en los hogares entre 110 y 120 volt para la mayoría de los países de América y 220 volt para Europa.

Las matrices de energía que se utilizan en los países varían, pueden ser de 110 a 120 Volts o de 220 a 240 volts. Estas diferencias se dan debido a que una red eléctrica de menor tensión es más cara de implementar, pero más segura para los usuarios finales, por lo que solo los países más desarrollados son los que cuentan con dicha red. A continuación, veremos un ejemplo de cómo calcular la corriente que atraviesa un conductor en ambas matrices y deduciremos el número de cable, energía consumida y diferencias en cada caso.

El Motor Eléctrico y el Parlante

El motor eléctrico es un dispositivo que se utiliza para convertir la energía eléctrica en combinación con un campo magnético en energía mecánica. En el generador, la energía mecánica hace girar el inducido o bobinado del rotor sobre un eje, que al moverse producen la energía eléctrica. Los motores y los generadores tienen dos componentes básicos que son el rotor y estator. Estos dos componentes básicos, dependiendo del tipo de motor, se deben encargar uno de generar el campo magnético y el otro poseer un conjunto de bobinados, que para el generador se encargaran de generar energía eléctrica y en el caso del motor, de generar un campo magnético que genere el movimiento. El estator posee una armadura que es, por lo general, un núcleo de hierro dulce laminado, alrededor del cual se enrollan en forma de bobinas los cables conductores. Los motores y generadores de corriente continua y alterna tienen básicamente los mismos componentes y son muy parecidos entre sí. Se diferencian solo en su forma en que se emplean. Los motores llamados universales tienen la facilidad de funcionar primero de una y luego de la otra forma.

El parlante o bocina es un dispositivo utilizado para reproducir sonido desde un dispositivo electrónico. También es llamado altavoz, speaker o loudspeaker. Los parlantes convierten las ondas eléctricas en energía mecánica y esta se convierte en energía acústica (sonido). Más técnicamente, es un transductor electroacústico que convierte una señal eléctrica en sonido. El parlante se mueve de acuerdo a las variaciones de una señal eléctrica y causa ondas de sonido que se propagan por un medio, como el aire o el agua.

Partes de un motor eléctrico y un parlante

Las partes de un motor eléctrico son: estator, rotor, ventilador, armazón y capacitor. Las partes de un parlante son: cono, bobina, imán, soporte, base, diafragma y suspensión.