Fundamentos de la Energía Eléctrica: Producción, Distribución y Aplicaciones
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La Energía Eléctrica: Conceptos Fundamentales
La energía consumida por un aparato es la potencia multiplicada por el tiempo que está funcionando, expresado por la fórmula: E = P · t.
La unidad de energía en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es el julio (J). Sin embargo, en energía eléctrica se usa normalmente el kilovatio-hora (kWh). Este representa la energía que consume un aparato con una potencia de 1000 W (1 kW) en una hora de funcionamiento. La equivalencia es: 1 kWh = 3 600 000 J. La energía consumida en una casa se mide con el contador eléctrico y se expresa en kWh.
Potencia Eléctrica
La potencia es la energía transformada por unidad de tiempo. Es, por tanto, una magnitud que mide la rapidez con que se transforma la energía. Se puede expresar como: P = E/t, y también como P = V · I.
Producción y Distribución de Energía Eléctrica
Para producir electricidad en grandes cantidades, es necesario transformar una energía suministrada por la naturaleza (procedente de fuentes renovables o no renovables) en energía eléctrica. La mayor parte de la electricidad producida actualmente procede de fuentes no renovables.
La energía consumida en casa por una bombilla se denomina energía final, mientras que la necesaria para producir la electricidad que llega a la bombilla se llama energía primaria. La electricidad que consumimos en nuestros hogares se produce en centrales térmicas, centrales hidráulicas o nucleares, situadas a cientos de kilómetros de nosotros. Para llevar esa energía a los centros de consumo, usamos las redes de distribución eléctricas.
En las centrales eléctricas, transformamos las distintas formas de energía (cinética del agua y el viento, interna del carbón y el petróleo, etc.) en corriente eléctrica alterna mediante un generador equipado con espiras que giran en el seno de un gran campo magnético, unidas a las turbinas. Esta corriente producida se lleva hasta los centros de transformación, donde se aumenta su tensión hasta miles de voltios y se reduce la intensidad para minimizar la transformación de energía eléctrica en calor durante el transporte. Estas corrientes se distribuyen a través de la red de alta tensión hasta las ciudades, polígonos industriales, fábricas, etc., donde, antes de ser usadas, se adapta su voltaje al uso final (baja tensión o media tensión) mediante un dispositivo llamado transformador.
La electricidad producida en los centros de generación no se puede almacenar; por tanto, la producción y el consumo han de hacerse en tiempo real. Esto condiciona a que cualquier fuente de energía que usemos debe garantizar de forma inmediata la gran demanda producida en los centros de consumo.
Máquinas Eléctricas y Transformaciones Cotidianas de la Electricidad
La aplicación de la corriente eléctrica en gran número de dispositivos electrónicos se basa en los efectos que produce como consecuencia de la transformación de la energía eléctrica en otros tipos de energía.
Efecto Calorífico
La energía eléctrica se transforma en calor debido a la resistencia que encuentran las cargas al desplazarse por el conductor. Según la ley de Joule, esta energía se calcula como: E = I² · R · t.
La unidad en el SI es el Julio (J). Donde: E = energía; R = resistencia; I = intensidad; t = tiempo.
Este efecto es beneficioso cuando el objetivo es conseguir calor, como en un radiador; pero a veces este calor es indeseable porque produce sobrecalentamientos, como ocurre en los equipos electrónicos, que incorporan ventiladores para contrarrestar este efecto.
Efecto Luminoso
Cuando el efecto calorífico es muy intenso, puede llegar a poner incandescente el conductor y, de este modo, emite luz.