electricidad y aplicaciones
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Que es la corriente electrica
Como se genera la electricidad
Tipo de coriente electrica
Tipo de circuitos
Lei de OHM
Centrales electricas
Conclusion
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La electricidad es la forma de energía más utilizada puede
trasmitirse a grandes distancias: puede almacenarse y sobretodo
se puede transformar en otras energías y viceversa.
A influido en nuesta calidad de vida con avances tecnológicos
como:iluminación de viviendas ,la TV, ordenadores , móviles ,
reloges , coches , industrias y multitud de factores de nuestra
vida . Puede saberse comparándolo con el modo de vida de hace
100 años.
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La energía eléctrica se produce en los aparatos llamados
generadores o alternadores.
Un generador consta, en su forma más simple de:
o Una espira que gira impulsada por algún medio externo.
o Un campo magnético uniforme, creado por un imán, en el seno del cual gira la
espira anterior
A medida que la espira gira, el flujo magnético a través de ella cambia con el tiempo,
induciéndose una fuerzaelectromotriz, y si existe un circuito externo, circulará una
corriente eléctrica.
Para que un generador funcione, hace falta una fuente externa de energía (hidraúlica,
térmica, nuclear, etc.) que haga que la bobina gire con una frecuencia deseada.
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Corriente continua (C.C.): a esta también se la conoce como corriente directa (C.D.)
y su característica principal es que los electrones o cargas siempre fluyen, dentro de un
circuito eléctrico cerrado, en el mismo sentido. Los electrones se trasladan del polo
negativo al positivo de la fuente de FEM. Algunas de estas fuentes que suministran
corriente directa son por ejemplo las pilas, utilizadas para el funcionamiento de
artefactos electrónicos. Otro caso sería el de las baterías usadas en los transportes
motorizados. Lo que se debe tener en cuenta es que las pilas, baterías u otros
dispositivos son los que crean las cargas eléctricas, sino que estas están presentes en
todos los elementos presentes en la naturaleza. Lo que hacen estos dispositivos es poner
en movimiento a las cargas para que se inicie el flujo de corriente eléctrica a partir de la
fuerza electromagnética. Esta fuerza es la que moviliza a los electrones contenidos en
los cables de un circuito eléctrico. Los metales son los que permiten el mejor flujo de
cargas, es por esto que se los denomina conductores.
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e denomina así el camino que recorre una corriente eléctrica. Este recorrido se inicia
en una de las terminales de una pila, pasa a través de un conducto eléctrico (cable de
cobre), llega a una resistencia (foco), que consume parte de la energía eléctrica;
continúa después por el conducto, llega a un interruptor y regresa a la otra terminal de
la pila.
Los elementos básicos de un circuito eléctrico son: Un generador de corriente eléctrica,
en este caso una pila; los conductores (cables o alambre), que llevan a corriente a una
resistencia foco y posteriormente al interruptor, que es un dispositivo de control.
Todo circuito eléctrico requiere, para su funcionamiento, de una fuente de energía, en
este caso, de una corriente eléctrica.
Tipos de circuitos eléctricos
Circuito en serie
Circuito en paralelo
Circuito con un timbre en serie con dos ampolletas en paralelo
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Circuito con una ampolleta en paralelo con dos en serie
Circuito con dos pilas en paralelo
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La ley de Ohm establece que la intensidad eléctrica que circula entre dos puntos de un circuito eléctrico
es directamente proporcional a la tensión eléctrica entre dichos puntos, existiendo una constante de
proporcionalidad entre estas dos magnitudes. Dicha constante de proporcionalidad es la conductancia
eléctrica, que es inversa a la resistencia eléctrica.
La ecuación matemática que describe esta relación es:
donde, I es la corriente que pasa a través del objeto en amperios, V es la diferencia de
potencial de las terminales del objeto en voltios, G es la conductancia en siemens y R es
la resistencia en ohmios (Ω). Específicamente, la ley de Ohm dice que la R en esta
relación es constante, independientemente de la corriente.1
Esta ley tiene el nombre del físico alemán Georg Ohm, que en un tratado publicado en
1827, halló valores de tensión y corriente que pasaba a través de unos circuitos
eléctricos simples que contenían una gran cantidad de cables. Él presentó una ecuación
un poco más compleja que la mencionada anteriormente para explicar sus resultados
experimentales. La ecuación de arriba es la forma moderna de la ley de Ohm.
Esta ley se cumple para circuitos y tramos de circuitos pasivos que, o bien no tienen
cargas inductivas ni capacitivas (únicamente tiene cargas resistivas), o bien han
alcanzado un régimen permanente (véase también «Circuito RLC» y «Régimen
transitorio (electrónica)»). También de un conductor puede ser influido por la tempera
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CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
La función de una central hidroeléctrica es utilizar la energía potencial del agua
almacenada y convertirla, primero en energía mecánica y luego en eléctrica.
El esquema general de una central hidroeléctrica puede ser: Esquema Central
Hidroeléctrica
Un sistema de captación de agua provoca un desnivel que origina una cierta energía
potencial acumulada. El paso del agua por la turbina desarrolla en la misma un
movimiento giratorio que acciona el alternador y produce la corriente eléctrica.
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CENTRALES EÓLICAS
Vientos locales: brisas marinas
Aunque los vientos globales son importantes en la determinación de los vientos
dominantes de un área determinada, las condiciones climáticas locales pueden influir en
las direcciones de vientos más comunes.
Los vientos locales siempre se superponen en los sistemas eólicos a más gran escala,
esto es, la dirección del viento es influenciada por la suma de los efectos global y local.
Cuando los vientos a más gran escala son suaves, los vientos locales pueden dominar
los regímenes de viento.
Brisas marinas
Durante el día la tierra se calienta más rápidamente que el
mar por efecto del sol.
El aire sube, circula hacia el mar, y crea una depresión a
nivel del suelo que atrae al aire frío del mar. Esto es lo que
se llama brisa marina. A menudo hay un periodo de calma
al anochecer, cuando las temperaturas del suelo y del mar
se igualan.
Durante la noche los vientos soplan en sentido contrario.
Normalmente durante la noche la brisa terrestre tiene
velocidades inferiores, debido a que la diferencia de
temperaturas entre la tierra y el mar es más pequeña.
El conocido monzón del sureste asiático es en realidad una
forma a gran escala de la brisa marina y la brisa terrestre,
variando su dirección según la estación, debido a que la
tierra se calienta o enfría más rápidamente que el mar.
Vientos locales: vientos de montaña
Las regiones montañosas muestran modelos de clima muy interesantes.
Un ejemplo es el viento del valle que se origina en las laderas que dan al sur (o en las
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que dan al norte en el hemisferios sur). Cuando las laderas y el aire próximo a ellas
están calientes la densidad del aire disminuye, y el aire asciende hasta la cima siguiendo
la superficie de la ladera. Durante la noche la dirección del viento se invierte,
convirtiéndose en un viento que fluye ladera abajo. Si el fondo del valle está inclinado,
el aire puede ascender y descender por el valle; este efecto es conocido como viento de
cañón.
Los vientos que soplan en las laderas a sotavento pueden ser bastante potentes.
Ejemplos de ello son: El Fhon de los Alpes en Europa, el Chinook en las Montañas
Rocosas y el Zonda en los Andes.
Ejemplos de otros sistemas de vientos locales son el Mistral, soplando a lo largo del
valle del Rhone hasta el Mar Mediterráneo, y el Sirocco, un viento del sur proveniente
del Sahara que sopla hacia el Mar Mediterráneo.
Los aerogeneradores desvían el viento
Un aerogenerador desviará el viento antes incluso de que el viento llegue al plano del
rotor. Esto significa que nunca seremos capaces de capturar toda la energía que hay en
el viento utilizando un aerogenerador.
En la imagen de arriba tenemos el viento que viene desde la derecha y usamos un
mecanismo para capturar parte de la energía cinética que posee el viento (en este caso
usamos un rotor de tres palas, aunque podría haberse tratado de cualquier otro
mecanismo).
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CENTRALES NUCLEARES
Combustible nuclear
Se llama combustible nuclear cualquier material que contiene núcleos
fisionables y puede emplearse en un reactor nuclear para que en él se
desarrolle una reacción nuclear en cadena.
Según esto el uranio es un combustible nuclear, como también
lo es el óxido de uranio.
En el primer caso nos referimos a un elemento químico,
algunos de cuyos isótopos son fisionables; en el segundo, a un
compuesto químico determinado que contiene tales isótopos.
Entendemos por isótopos fisionables aquellos núcleos susceptibles de experimentar
fisión. Para hablar con precisión, sería necesario especificar la energía de los neutrones
que pueden hacer fisionar dichos isótopos; por ejemplo, el U-238 no es fisionable por
los neutrones térmicos (baja velocidad), pero si por los rápidos, aunque con pequeña
sección eficaz. Normalmente, y a no ser que se hagan mayores precisiones, suele
entenderse por isótopo fisionable cualquier núcleo que fisiona por la acción de los
neutrones térmicos.
El único isótopo fisionable por neutrones térmicos que existe en la naturaleza es el U-
235. Se encuentra en una proporción del 0'711% en el uranio natural.
Hay otros isótopos fisionables que no existen en la naturaleza pero que pueden
obtenerse artificialmente. Los principales son:
El uranio-233, que se obtiene por captura de un neutrón por un núcleo de torio-232. El núcleo intermedio formado sufre dos desintegraciones beta, dando lugar al mencionado U-233.
El plutonio-239: Aunque han podido detectarse trazas de él, se considera que no es un isótopo natural. Se forma en la captura de un neutrón por un núcleo de uranio-238, seguida de dos emisiones beta.
El plutonio-241: Tiene menor importancia que los anteriores. Se forma por la captura de un neutrón por el Pu-240, el cual procede a su vez, de la captura de un neutrón por un núcleo de Pu-239.
La obtención de los dos primeros isótopos, el U-233 y el Pu-239, se puede realizar en
los propios reactores nucleares, si introducimos en los mismos núcleos de torio-232 y
uranio-238, que son los átomos que por captura de un neutrón dan lugar a los isótopos
fisionables. Este material se llama material fertil>.
Elementos combustibles
Los elementos combustibles son los responsables de producir energía en los Reactores Nucleares,
generando calor durante dicho prceso como cualquier otro tipo de combustible
Los Elementos Combustibles están formados normalmente, por:
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El material combustible: normalmente e Uranio y/o Plutonio combinado con oxígeno para formar un óxido o con otro material para formar una aleación.
Las vainas: normalmente aleaciones metálicas (de Zirconio, Aluminio, etc) que encierran herméticamente al material combustible para evitar que se escapen los productos (la mayoría gases) formados durante las reacciones nucleares.
Materiales estructurales: son también aleaciones metálicas (de Zirconio, Aluminio y/o aceros) que sirven para dar una estructura geométrica al conjunto permitiendo así que la remoción del calor generado sea extraido con facilidad por el líquido refrigerante (normalmente agua) que se mueve a través de ellos
CENTRALES SOLARES
Energía Solar
El Sol es un gigantesco reactor nuclear. En efecto es una enorme esfera
gaseosa (con una masa 330.000 veces mayor que la de la Tierra), formado
fundamentalmente por Helio, Hidrógeno y Carbono, en el seno de la cual
se producen continuas reacciones nucleares de fusión, es decir, reacciones
mediante las cuales se unen los núcleos de dos átomos de hidrógeno para
formar un núcleo de helio, liberando en dicho proceso una gran cantidad
de energía.
De la enorme cantidad de energía que emite constantemente el Sol, una
parte llega a la atmósfera terrestre en forma de radiación solar. De ella,
un tercio es enviada de nuevo al espacio a consecuencia de los procesos
de refracción y reflexión que tienen lugar en la atmósfera de la Tierra. De
los dos tercios restantes, una parte es absorbida por las distintas capas
atmosférica que rodean el globo terráqueo. El resto llega efectivamente a
la superficie de la Tierra por dos vías: directamente, es decir, incidiendo
sobre los objetivos iluminados por el Sol; e indirectamente, como reflejo
de la radiación solar que es absorbida por el polvo y el aire. La primera
recibe el nombre de radiación directa y a la segunda se le llama radiación
difusa.
Por otro lado, la energía emitida por el Sol no llega a la Tierra de manera uniforme.
Varía según la hora del día, según la inclinación estacional del globo terráqueo respecto
del Sol, según las distintas zonas de la superficie terrestre, etc., debido a los
movimientos de la Tierra y a la absorción de la radiación solar por parte de la atmósfera.
En definitiva, se ha calculado que la energía por unidad de tiempo que recibe del Sol
una superficie situada a nivel del mar es de unos 1.353 vatios por metro cuadrado.
Conviene tener en cuenta, por otro lado, que la energía solar tiene una importancia
directa y esencial en la generación de diversas energía renovables. Así, la absorción de
la energía solar por parte de las plantas -el proceso fotosintético- da lugar a la biomasa.
La energía eólica, la energía mareomotriz, etc., tienen también su origen en los efectos
de la radiación solar sobre la Tierra. Por otro lado la energía solar es incluso la causa
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última que explica la presencia de carbón, petróleo o gas natural en la corteza terrestre.
No obstante, lo que nos interesa tratar en estas páginas son otras vías de
aprovechamiento de la energía solar.
Su utilización presenta una serie de características muy particulares. Ante todo, se trata
de una energía procedente de una fiente gratuita (la radiación solar) e inagotable a
escala humana (se calcula que el Sol tiene unos 6.000 millones de años de existencia y
que ésta se prolongará por otros tantos millones de años más).
Pero, aparte de estas dos características bien conocidas, la energía solar presenta la
ventaja de que posee, además, una alta calidad energética, ya que mediante la
concentración de la radiación solar pueden alcanzarse temperaturas de hasta 3.000ºC,
que permiten en principio poner en marcha ciclos termodinámicos con rendimientos
superiores a los que presentan los ciclos de las centrales convencionales (de carbón o
fuel).
Frente a estas grandes ventajas, la energía solar plantea algunos serios inconvenientes
para su aprovechamiento. Por un lado, es una energía que llega a la Tierra de manera
semialeatroia y dispersa. Por otro, no puede ser almacenada directamente, sino que
exige ser transformada de inmediato en otra forma de energía (calor, electricidad).
Pero posiblemente sus inconvenientes principales vengan por el lado económico y
tecnológico. Para poder aprovechar a gran escala la energía solar es preciso utilizar
sistemas de captación de grandes superficies por lo que la inversión inicial en un
aprovechamiento de energía solar resulta aún muy elevada y costosa.
Los Sistemas de Aprovechamiento de la Energía Solar
En la actualidad, la energía solar está siendo aprovechada para fines energéticos a
través de dos vías basadas en principios físicos diferentes.
Por un lado la vía térmica. Los sistemas que adoptan esta vía absorben la energía solar
y la transforman en calor.
Por otro lado, la vía fotovoltaica. Este permite la transformación directa de la energía
solar en energía eléctrica mediante las llamadas "células solares" o "células
fotovotaicas". Dichas células hacen posible la producción de electricidad a partir de la
radiación solar merced al efecto fotovoltaico, un efecto por el que se transforma
directamente la energía luminosa en energía eléctrica y que se produce cuando la
radiación solar entra en contacto con un material semiconductor cristalino.
Los sistemas basados en la vía térmica también pueden hacer posible el
aprovechamiento de la energía solar en forma de energía eléctrica, pero siguinedo un
método que podriamos llamar "indirecto". En efecto, algunos de estos sistemas
absorben la energía solar en forma de calor mediante un captor térmico y después la
transforman en electricidad mediante una máquina termodinámica.
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CENTRALES TERMOELÉCTRICAS CLÁSICAS
Se denominan centrales termoeléctricas clásicas o convencionales aquellas
centrales que producen energía eléctrica a partir de la combustión de carbón, fuelóil o
gas en una caldera diseñada al efecto. El apelativo de "clásicas" o "convencionales"
sirve para diferenciarlas de otros tipos de centrales termoeléctricas (nucleares y solares,
por ejemplo), las cuales generan electricidad a partir de un ciclo termodinámico, pero
mediante fuentes energéticas distintas de los combustibles fósiles empleados en la
producción de energía eléctrica desde hace décadas y, sobre todo, con tecnologías
diferentes y mucho mas recientes que las de las centrales termoeléctricas clásicas.
Independientemente de cuál sea el combustible fósil que utilicen (fuel-oil, carbón o
gas), el esquema de funcionamiento de todas las centrales termoeléctricas clásicas es
prácticamente el mismo. Las únicas diferencias consisten en el distinto tratamiento
previo que sufre el combustible antes de ser inyectado en la caldera y en el diseño de los
quemadores de la misma, que varían según sea el tipo de combustible empleado.
Una central termoeléctrica clásica posee, dentro del propio recinto de la planta, sistemas
de almacenamiento del combustible que utiliza (parque de carbón, depósitos de fuel-oil)
para asegurar que se dispone permenentemente de una adecuada cantidad de éste. Si se
trata de una central termoeléctrica de carbón (hulla, antracita, lignito,...) es previamente
triturado en molinos pulverizadores hasta quedar convertido en un polvo muy fino para
facilitar su combustión. De los molinos es enviado a la caldera de la central mediante
chorro de aire precalentado.
Si es una central termoeléctrica de fuel-oil, éste es precalentado para que fluidifique,
siendo inyectado posteriormente en quemadores adecuados a este tipo de combustible.
Si es una central termoeléctrica de gas los quemadores están asimismo concebidos
especialmente para quemar dicho combustible.
Hay, por último, centrales termoeléctricas clásicas cuyo diseño les permite quemar
indistintamente combustibles fósiles diferentes (carbón o gas, carbón o fuel-oil, etc.).
Reciben el nombre de centrales termoeléctricas mixtas.
Una vez en la caldera, los quemadores provocan la combustión del carbón, fuel-oil o
gas, generando energía calorífica. Esta convierte a su vez, en vapor a alta temperatura el
agua que circula por una extensa red formada por miles de tubos que tapizan las paredes
de la caldera. Este vapor entre a gran presión en la turbina de la central, la cual consta
de tres cuerpos -de alta, media y baja presión, respectivamente- unidos por un mismo
eje.
En el primer cuerpo (alta presión) hay centenares de álabes o paletas de pequeño
tamaño. El cuerpo a media presión posee asimismo centenares de álabes pero de mayor
tamaño que los anteriores. El de baja presión, por último, tiene álabes aún más grandes
que los precedentes. El objetivo de esta triple disposición es aprovechar al máximo la
fuerza del vapor, ya que este va perdiendo presión progresivamente, por lo cual los
álabes de la turbina se hacen de mayor tamaño cuando se pasa de un cuerpo a otro de la
misma., Hay que advertir, por otro lado, que este vapor, antes de entrar en la turbina, ha
de ser cuidadosamente deshumidificado. En caso contrario, las pequeñísimas gotas de
agua en suspensión que transportaría serían lanzadas a granvelocidad contra los álabes,
actuando como si fueran proyectiles y erosionando las paletas hasta dejarlas inservibles.
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El vapor de agua a presión, por lo tanto, hace girar los álabes de la turbina generando
energía mecánica. A su vez, el eje que une a los tres cuerpos de la turbina (de alta,
media y baja presión) hace girar al mismo tiempo a un alternador unido a ella,
produciendo así energía eléctrica. Esta es vertida a la red de transporte a alta tensión
mediante la acción de un transformador.
Por su parte, el vapor -debilitada ya su presión- es enviado a unos condensadores. Allí
es enfriado y convertido de nuevo en agua. Esta es conducida otra vez a los tubos que
tapizan las paredes de la caldera, con lo cual el ciclo productivo puede volver a
iniciarse.
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La electricidad es fundamental para los usos cotidianos y se
consige de distintos modos: por agua , viento,nuclear,
solar,térmica sin ellos no podríamos hacer tareas tan sencillas
como encender la luz o ver la televisión ya que sin ellos no
podríamos hacer nada