APLICACIONES
DE LA CORRIENTE ELECTRICA
La luz: ¿Qué
es la luz?
La luz es una radiación que se propaga en
forma de ondas. Las ondas que se pueden propagar en el vacío se llaman ONDAS
ELECTROMAGNÉTICAS. La luz es una radiación electromagnética
que se produce por el paso de la corriente electrica a través de determinados
instrumentos. Entonces podemos decir
que, una vez que la corriente electrica se mueve a través de determinado
artefacto eléctrico, y llega hasta la resistencia de este, como por ejemplo una
bombilla o foco (la resistencia de este serian los filamentos que podemos
observar dentro de el) se manifiesta en forma de radiación electromagnética que
nuestra vista puede captar para enviar información a nuestro cerebro y entonces
interpretar estas ondas como luz y color.
¿Qué es el calor?
Durante muchos años se creyó que el calor
era un componente que impregnaba la materia y que los cuerpos absorbían o
desprendían según los casos.
Lo que ves a la derecha es una
manifestación del calor, es una llama, pero no es el calor.
El calor es un concepto y por lo tanto no
se ve. Si puedes percibir los efectos del calor.
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Rumford, un inventor de armas, taladrando
tubos de metal para construir cañones, se dio cuenta de que cuanto más roma
estaba la broca más calor se desprendía. Si el calor estuviera retenido en el
cuerpo impregnándolo saldría más cuanto más se desmenuzara la materia en
virutas...pero no era así, era justamente al revés. (Benjamín Thomson - Conde
Rumford )
¡El calor se generaba al rozar la broca con
el metal! ¡La energía cinética de la broca se transformaba en calor!
El calor es por lo tanto una forma de
energía. Es la "energía calorifica”.
La temperatura mide el grado de calor o de frío que tienen los cuerpos.
Se mide en grados centígrados.
El termómetro es un aparato que se emplea
para medir la temperatura. Los objetos
que están a mayor temperatura se perciben más calientes que los que están a
menor temperatura. Además, cuando un cuerpo recibe calor, aumenta su temperatura,
mientras que cuando pierde calor, disminuye su temperatura. Entonces concluimos
en que al circular energía eléctrica constantemente a través de los filamentos
de los distintos aparatos electrodomésticos, estos filamentos generan calor,
debido a que por el circulan todo el tiempo que esté funcionando el aparato,
electrones.
EL
ELECTROMAGNETISMO: Cuando la corriente pasa por una bobina que
envuelve una barra de metal, esta se magnetiza o sea se convierte en un imán.
Se puede generar movimiento aprovechando este fenómeno, en el que se basan el
funcionamiento de de aparatos como los timbres, los juguetes, los
electrodomésticos, etc. El movimiento producido por electromagnetismo se puede
transformar en movimiento circular mediante el motor eléctrico, un claro
ejemplo es el de los autos o aviones de juguete, que poseen un motor pequeño
que gira y permite el movimiento del juguete.
LA
ELECTRÓNICA: la
electrónica puede considerarse como el estudio de una parte de la electricidad,
aplicada a mecanismos y aparatos, que se basan en el comportamiento de los
electrones que circulan por determinados circuitos eléctricos dotados de
componentes especiales. Gracias a esta propiedad se consiguen efectos muy
diversos de amplio aprovechamiento: radio, televisión, celulares, juguetes,
etc.
HISTORIA
DEL USO DE LA ELECTRICIDAD
La
electricidad en la antigüedad: la electricidad ya era
conocida en tiempos antiguos. Los griegos, efectivamente, hicieron experiencias
pero con mas afán de juego que científico. Frotaban con la piel de lana una
clase de resina llamada ámbar para que atrajera cuerpos pequeños, del mismo
modo que puedes hacerlo tú con un bolígrafo de plástico para que atraiga
trocitos de papel. Y es que, sin que fueran conscientes, con la fricción, la
resina se cargaba eléctricamente y se creaba un efecto de atracción. El
fenómeno recibe el nombre ámbar, que en griego significa electrón, origen del
nombre de la electricidad.
La
electricidad hoy: desde hace mas de cien años,
época en la que se consiguieron dichos avances, la electricidad ha sido
aplicada en muchos capos de la vida moderna: iluminación de hogares, ciudades,
campos de deportes, transportes, electrodomésticos así como también en el
funcionamiento de fabricas e industrias.
EL
USO DE LA ELECTRICIDAD Y EL RIESGO QUE IMPLICA
El uso de la corriente eléctrica exige
conocer, como en todos los ámbitos de la tecnología, los peligros que comporta
y las normas que hay que observar.
Hay que saber que precauciones se deben tomar
cuando se manipulan aparatos eléctricos o cuando se trabaja en instalaciones eléctricas.
El cuerpo humano, a causa de su composición,
es buen conductor de corriente, el paso de esta corriente por el cuerpo puede
ocasionar trastornos en el sistema nervioso, con peligro de parada cardiaca o
respiratoria, e incluso puede causar la muerte por carbonización. Estas son
algunas recomendaciones básicas:
1) Si
la tensión o el voltaje es bajo, como en el caso de las pilas, no hay ningún
peligro. Pero no juegues nunca con la corriente de las instalaciones eléctricas
de tu casa o de la escuela. Es peligroso.
2) Si
alguna vez tienes que trabajar directamente en instalaciones eléctricas,
asegúrate de que no pasa corriente, o de que están desconectadas.
3) La
corriente es especialmente peligrosa en
un cuerpo mojado, que se vuelve todavía mejor conductor, y también
cuando el contacto se produce en zonas donde la piel es particularmente
sensible como en los labios, lengua, las orejas o los ojos.
4) Cuando
quieras utilizar un aparato que funciona con electricidad tienes que leer
atentamente las instrucciones del fabricante y utilizarlo de manera correcta.
5) No
te acerques a lugares donde haya señales de peligro, como las torres de alta
tensión. En estos puntos la corriente que circula se mide en miles de voltios
y, por lo tanto la descarga electrica podría resultar mortal.
ELECTRICIDAD A GRAN ESCALA
Las centrales eléctricas: lavadoras,
lavavajillas, computadoras, teléfonos, televisores, son muchas las maquinas que
usamos todos los días y que necesitan de energía eléctrica para funcionar. Pero
de donde proviene toda esa energía?. La producen las centrales eléctricas y se
desplaza a través de grandes cables que surcan los cielos, o que viajan bajo
tierra, y que se van ramificando hasta llegar a nuestras casas.
Para producir energía electrica, las centrales
pueden usar gas, carbón o gasóleo (las llamadas centrales termoeléctricas) o usar la fuerza del agua como sucede
con las centrales hidroeléctricas, o
utilizar las propiedades de los átomos como sucede con las centrales nucleares.
Existen además centrales que si bien utilizan
recursos naturales, tratan en su mayor medida de no provocar daños al medio
ambiente, en su proceso y también en los resultados. Por este motivo se
encuentran en el grupo de las llamadas energías
limpias: aquí podemos encontrar las centrales
eólicas (utilizan el viento), las
centrales solares (que utilizan la energía proveniente del sol), las geotérmicas (que aprovechan el
magma o lava que se encuentra en el interior de la tierra), y las mareomotrices (utilizan el agua de
los mares).
CENTRALES HIDROELECTRICAS: en este tipo de
centrales se hace caer agua sobre turbinas que giran mientras ponen en marcha
un generador eléctrico. Este a su vez produce corriente alterna, que puede ser
transportada a grandes distancias a través de hilos de cobre que se encuentran
en el interior de cables gruesos, aquellos que solemos observar diariamente
fuera de nuestras casas, en la ruta, etc., la más conocida aquí en corrientes
es la llamada represa Yacireta. El efecto negativo de estas centrales es que no
cuentan con sistemas de traslado óptimos de peces de un lado de la represa al
otro, cuentan con uno pero que no llega a trasladar ni un 20% de estos
animales, lo que hace que la mayoría de los peces quede a merced de las
turbinas y sean destrozados. Por este motivo hoy en día hay una disminución
notable en la cantidad de peces autóctonos. Otro motivo clave es que la
construcción de estas represas, es que hace proclives a los pueblos más
cercanos a ser más inundables
CENTRALES
NUCLEARES: en estas centrales, la energía generada
por las fusiones nucleares en cadena se transforma en energía electrica. El
núcleo del reactor atómico está formado por barras cilíndricas alimentadas con
“pastillas” de uranio, el combustible que hace posible la reacción. En pocas
palabras, estas “pastillas” provocan un calor que se utiliza para calentar agua
y transformarla en vapor, que a su vez hacen girar o accionan unas turbinas
conectadas a un generador de electricidad. Actualmente,
la industria nuclear de fisión, presenta varios peligros, que por ahora no
tienen una rápida solución. Estos peligros, podrían llegar a tener una gran
repercusión en el medio ambiente y en los seres vivos si son liberados a la
atmósfera, o vertidos sobre el medio ambiente, llegando incluso a producir la
muerte, y condenar a las generaciones venideras con mutaciones... Por ello, a
las centrales nucleares se les exige unas grandes medidas de seguridad, que
puedan evitar estos incidentes, aunque a veces, pueden llegar a ser
insuficientes (Chernóbil), debido a que se intenta ahorrar dinero en la
construcción, y solo se pone una seguridad mínima.
CENTRALES
TERMOELECTRICAS: En una central termoeléctrica, la producción de
energía realiza a partir de la combustión de carbón, fuel-oíl o gas en el
interior de una caldera. Generalmente, este tipo de instalaciones se denominan
centrales termoeléctricas convencionales, para diferenciaras de otras centrales
termoeléctricas que, como las nucleares o las solares, generan electricidad
también a través de un ciclo termodinámico, pero utilizando fuentes de energía
diferentes de los combustibles fósiles y recurriendo a una tecnología muy avanzada
mucho más reciente que la aplicada en las centrales termoeléctricas
convencionales. Cuando el gas,
el carbón o el fuel-oíl han llegado a la caldera, los quemadores provocan su
combustión, como consecuencia de la cual se genera energía calorífica. Esta
energía transforma el agua que transita por la vasta red de tubos que componen
la caldera en vapor, a elevada temperatura. A continuación, el vapor, a gran
presión, penetra en la turbina, integrada por tres cuerpos de alta, media y
baja presión unidos a un mismo eje. En el primero de estos cuerpos, el de alta
presión, existen centenares de paletas o alabes de pequeño tamaño. En el
segundo, los álabes, también numerosos, son mayores. Finalmente, las paletas
del cuerpo de baja presión son aun más grandes que las precedentes Con esta
gradación de tamaños se aprovecha al máximo la fuerza del vapor puesto que éste
va disminuyendo su presión poco a poco; ésta es la razón de que los álabes de
la turbina crezcan en tamaño a medida que se pasa de un cuerpo a otro. Así pues, el vapor de agua a presión provoca
el giro de los álabes de la turbina y genera energía mecánica. Por otra parte,
el eje que mantiene unidos los tres cuerpos de la turbina hace girar, a su vez,
un alternador que se encuentra conectado a ella, produciendo energía eléctrica.
Gracias al empleo de un transformador la energía eléctrica pasa a la red de
transporte a alta tensión. La emisión de residuos a la atmósfera y los
propios procesos de combustión que se producen en las centrales termoeléctricas
tienen una incidencia importante sobre el medio ambiente. El problema de la
contaminación es máximo en el caso de las centrales termoeléctricas
convencionales que utilizan como combustible carbón. En las de gas, los niveles
de polución son muchos menores, prácticamente inapreciables plantas de gas. Sin
embargo, la combustión del carbón tiene como consecuencia la emisión de
partículas y ácidos de azufre.
ENERGIA LIMPIA
El problema de la
contaminación mencionado en el apartado anterior, y el peligro de que se agoten
los recursos naturales, ha obligado a estudiar
y desarrollar otras formas de producir energía electrica a gran escala.
Estas nuevas energías se caracterizan por no contaminar, son “limpias”, y por
no agotar los recursos naturales que disponemos, ya que usan como fuente de
energía recursos que son inagotables o se renuevan constantemente, como la
energía del sol, del viento o la del mar.
CENTRALES EÓLICAS: funcionan por medio de molinos dotados de paletas que
recogen la energía del viento, este movimiento activa un transformador, que
“transforma” ese movimiento en electricidad que se distribuye mediante un
tendido eléctrico. Es decir, aprovechan un recurso gratuito e inagotable, pero
tienen el inconveniente de que el viento es una fuente de energía muy
irregular.
CENTRALES SOLARES: funcionan gracias a energía irradiada por el sol. Las
hay de dos tipos: térmicas y fotovoltaicas. En las del primer tipo los rayos
solares calientan el agua para producir electricidad mediante un generador. Las
fotovoltaicas están previstas de grandes placas que contienen células
fotoeléctricas. En este caso. Las placas captan las emisiones solares y se
almacena todo en una especie de batería o deposito.
CENTRALES GEOTERMICAS: Para aprovechar la energía geotérmica se recurre a sistemas similares a los empleados en energía solar con turbina, es decir, calentamiento de un líquido que puede tener distintas aplicaciones, pero que habitualmente se destina a producir vapor con el que se da impulso a la turbina, que a su vez mueve un generador eléctrico.
Los sistemas geotérmicos producen un rendimiento mayor con respecto a otros sistemas, y además tienen un costo de mantenimiento menor. De hecho, la única pieza móvil de una central geotérmica es el sistema de turbina-generador, y por tanto todo el conjunto tiene una vida útil más larga. Además, la energía utilizada está siempre presente, lo cual apenas implica variaciones, como sucedería en otros sistemas que dependen, por ejemplo, del caudal de un río o del nivel de radiación solar.
El funcionamiento de una central geotérmica es bastante simple: consta de una perforación practicada a gran profundidad sobre la corteza terrestre (unos 5 km), con objeto de obtener una temperatura mínima de 150º C, y en la cual se han introducido dos tubos en circuito cerrado en contacto directo con la fuente de calor.
Desde la superficie se inyecta agua fría a través de uno de los extremos del tubo, la cual se calienta al llegar al fondo formando vapor de agua y regresando a chorro a la superficie a través del otro tubo. En el extremo de éste está acoplada una turbina-generador que suministra la energía eléctrica para su distribución. El agua enfriada es devuelta de nuevo al interior por el primer tubo para repetir el ciclo.
CENTRALES MAREOMOTRICES: Las mareas de los océanos constituyen una fuente gratuita, limpia e inagotable de energía. Solamente Francia y la ex Unión Soviética tienen experiencia práctica en centrales eléctricas accionadas por mareas. Es un recurso hidráulico que tiene analogía con la hidroelectricidad. La energía mareomotriz podría aportar unos 635.000 gigavatios/hora (GW/h) anuales, equivalentes a unos 1.045.000.000 barriles de petróleo ó 392.000.000 toneladas de carbón/año.
A partir del año 1973, cuando el mundo tomó conciencia de la finitud de los combustibles convencionales no renovables, se intensificaron los estudios de todos los tipos disponibles de energías renovables no convencionales: solar, eólicas, geotérmica, mareomotriz, etc.
La energía mareomotriz es una de las catorce fuentes nuevas y renovables que estudian los organismos especializados de las Naciones Unidas. Esta energía está disponible en cualquier clima y época del año.
Las mareas pueden apreciarse como variación del nivel del mar, con un período de aproximadamente 12 horas 30 minutos, con una diferencia de nivel de unos 2 metros que, conforme a la topografía costera la diferencia entre bajamar y pleamar puede llegar en unos pocos casos hasta los 15 metros. Y esta característica se observa en un centenar de lugares.
La técnica utilizada consiste en encauzar el agua de la marea en una cuenca, y en su camino accionar las turbinas de una central eléctrica. Cuando las aguas se retiran, también generan electricidad. Una de las ventajas más importantes de estas centrales es que tienen las características principales de cualquier central hidroeléctrica convencional, permitiendo responder en forma rápida y eficiente a las fluctuaciones de carga del sistema interconectado, generando energía libre de contaminación, externa de variaciones estacionales o anuales, a un costo de mantenimiento bajo y con una vida útil prácticamente ilimitada.
Dentro de las desventajas se encuentran: la necesidad de una alta inversión inicial (por otra parte características de cualquier obra de explotación energética) sumada al suministro intermitente, variable y desfasado de los bloques de energía.
Para más información dirigirse a:
- Tecnología aplicada edición
2007. Grupo Cultural. España. Año 2007.
