Transformación y Transporte de la Energía Eléctrica: Principios y Aplicaciones

Energía y su Transformación

Con el efecto electromagnético es posible transformar el movimiento en electricidad. En las centrales eléctricas se hace uso de este efecto, donde se genera la electricidad que consumimos a diario. En las centrales térmicas y termonucleares se queman combustibles fósiles y se fisionan núcleos de átomos radiactivos, respectivamente. La energía liberada se utiliza en la producción de vapor de agua. Este mueve una turbina unida a un generador, donde se produce electricidad. En las centrales hidroeléctricas se genera energía eléctrica a partir de la energía hidráulica. Para ello se aprovechan los saltos de agua de las presas: el agua, al caer, hace girar las paletas de una turbina conectada a un generador que produce electricidad. Las centrales térmicas, termonucleares e hidroeléctricas son fuentes de energía convencionales. Permiten obtener grandes cantidades de electricidad a un precio relativamente bajo, pero provocan problemas medioambientales. Por eso, se utilizan cada vez más las fuentes de energía alternativas o no convencionales, que producen menos cantidad de electricidad, pero son menos perjudiciales para el medio ambiente. Éstas son: la energía solar, eólica y la de biomasa. Pero también puede extraerse del mar, del interior de la Tierra y de pequeños saltos de agua.

1.1 Transporte de la Energía Eléctrica

Los lugares donde se ubican las centrales eléctricas suelen estar lejos de los puntos de consumo final. A veces por razones de seguridad (centrales nucleares), por necesidad de espacio (centrales solares) o por motivos físicos y orográficos (centrales hidráulicas, parques eólicos y centrales mareomotrices). La energía eléctrica no se puede almacenar, por eso hay que trasladarla hasta donde se consume: industria y núcleos urbanos.

Corriente Continua (CC)

Se conoce si conectamos una bombilla a una batería; los electrones circulan siempre en el mismo sentido y con idéntica intensidad.

Corriente Alterna (CA)

Cuando los electrones realizan su trabajo de forma muy distinta: cambian de sentido 50 veces por segundo y no circulan siempre con igual intensidad. La variación de cualquier parámetro eléctrico se denomina señal eléctrica. La tensión que llega a nuestras casas es una señal alterna (valores + y -) senoidal (forma de señal).

Valor Eficaz

De una señal eléctrica alterna es el valor que debería tener una señal continua para que ambas produjeran el mismo efecto energético. En caso de señal alterna senoidal: V_ef = V_máx / 1.41

Transformadores

La tensión alterna senoidal tiene una cualidad esencial frente a la tensión continua: su valor puede aumentar o reducir mediante los transformadores. Esta característica permite transportar la energía eléctrica a tensiones muy altas sin perder parte de la energía por el calentamiento de los cables. Los transformadores constan de dos devanados de cobre; si aplicamos tensión en un devanado, en el otro se induce otra tensión cuyo valor depende del número de vueltas de cada devanado (n1 y n2): V₁ / n₁ = V₂ / n₂ o V₁ / V₂ = n₁ / n₂

Potencia Eléctrica

Capacidad que tiene un receptor eléctrico cualquiera para transformar energía en un tiempo determinado. (W) P = V · I. La energía eléctrica se mide en kW·h: E = P · t

Medida de Tensiones

En circuitos con pilas y baterías, el polímetro se conecta en paralelo, selector superior en DC, sonda roja en el agujero V y negra en COM. Dentro del sector DCV: valores límite.

Medida de Intensidades

El polímetro se conecta en serie, selector superior señala DC, sonda roja en el agujero mA, sonda negra en COM y hacemos que el selector apunte al máximo.

Medida de Resistencias

Con un polímetro, colocar sonda roja en ... y negra en COM, seleccionar ohmios, desconectar la pila y conectar la resistencia del circuito a los bordes del polímetro.

Medida de Tensión e Intensidad Alterna

Seleccionar AC e seguir las instrucciones anteriores.

Medir Continuidad

Símbolo del diodo e indica si circula corriente entre las dos sondas.

Medida de Potencia y Energía

Basta con medir el voltaje entre los extremos, la intensidad que atraviesa y aplicar las fórmulas.

Efectos de la Corriente Eléctrica

• Calor: movimiento de electrones en el cable lento y desordenado, con choques y aumento de la temperatura del cable. La energía, en forma de calor, ocasionada por la corriente eléctrica es el efecto Joule. E = I² · R · t
• Luz: por calentamiento de un hilo conductor (lámpara incandescente) o por excitación de un gas sometido a descargas eléctricas (fluorescentes, lámparas de vapor de sodio).

Efectos Electromagnéticos

Hans Christian Ørsted demostró que hay relación entre electricidad y magnetismo, y Michael Faraday descubrió el efecto contrario: moviendo un imán ante un cable eléctrico se generaba electricidad en el mismo.

Componentes Electrónicos

La electrónica se ocupa del estudio de los circuitos y de los componentes que permiten modificar la intensidad, el sentido o las propiedades de la corriente eléctrica.

• Resistencia fija o resistor: En un circuito...