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Central nuclear de Isar, Alemania

Piscina de combustible nuclear gastado

Turbina de una central nuclear

Energía eléctrica

Energía eléctrica

La energía eléctrica es el movimiento de electrones. En general, definimos energía eléctrica o electricidad como la forma de energía que resulta de la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos. Cuando estos dos puntos se los pone en contacto mediante un conductor eléctrico obtenemos una corriente eléctrica.

La electricidad tiene muchas aplicaciones técnicas. En ingeniería eléctrica, la teoría de la electricidad se explora y se desarrolla aún más. A diferencia de muchos otros fenómenos físicos, muchos de los fenómenos relacionados con la electricidad pueden medirse y calcularse previamente con gran precisión.

¿Qué es la energía potencial eléctrica?

En física, la energía potencial eléctrica es la energía potencial del campo electrostático. La energía potencial eléctrica tambienrecibe el nombre de energía potencial electrostática. Esta es una energía que posee una distribución de carga eléctrica , y está vinculada a la fuerza ejercida por el campo generado por la distribución misma. Junto con la energía magnética, la energía potencial eléctrica constituye la energía del campo electromagnético.

La energía potencial electrostática se puede definir como el trabajo realizado para crear una distribución de carga a partir de una configuración inicial en la que cada componente de la distribución no interactúa con los demás.

Por ejemplo, para un sistema discreto de cargas, coincide con el trabajo realizado para llevar las cargas individuales desde una posición en la que tienen cero potencial eléctrico hasta su disposición final. La energía potencial electrostática también puede definirse a partir del campo electrostático generado por la distribución misma, y ​​en este caso su expresión es independiente de la fuente del campo.

Esta es una cantidad que puede ser negativa o positiva, dependiendo de si el trabajo realizado para llevarlo a la configuración asumida es positivo o negativo. Dos cargas interactivas del mismo signo tienen energía positiva, ya que el trabajo realizado para acercarlas debe superar su repulsión, mientras que, por la misma razón, dos cargas del signo opuesto tienen energía negativa.

¿Cuáles son las características de la energía eléctrica?

La energía eléctrica son cargas eléctricas negativas (electrones) que se mueven a través del conductor eléctrico debido a la diferencia de potencial entre sus extremos. Normalmente el conductor es de un material metálico metálico debido a que disponen de mayor cantidad de electrones libres.

Las cargas eléctricas que se desplazan a través del conductor forman parte de los átomos de las sustancias del propio conductor.

La electricidad es un fenómeno natural, al igual que el fuego. El más conocido es la aparición de rayos en una tormenta, que es causada por una diferencia potencial en la atmósfera. Algunos peces, como las anguilas eléctricas, también son capaces de generar electricidad. Además, el sistema nervioso animal y humano funciona con señales eléctricas.

¿Cómo se genera la energía eléctrica?

La energía eléctrica apenas no se puede encontrar de forma libre en la naturaleza de una forma que pueda ser aprovechable. Se puede observar en las tormentas eléctricas pero la dificultad de almacenar y controlar tal cantidad de energía las hace en prácticamente no aprovechables.

Existen varias formas de generar energía eléctrica que podemos clasificar en:

  • Fuentes de energía renovables.
  • Fuetnes de energía no-renovables.

Fuentes de energía renovables

Las formas de generar energía eléctrica renovables son aquellas en que no se utiliza combustible o el combustible es inagotable. Algunos ejemplos de energía renovable son:

  • Energía solar fotovoltaica, que convierte la radiación solar en electricidad.
  • Energía eólica, que aprovecha la fuerza del viento
  • Energía hidroeléctrica, que transforma da energía potencial del agua en electricidad mediante un sistema de turbinas.
  • Energía geotérmica, que se beneficia del calor en el interior de la Tierra.

Fuentes de energía no renovables

Las formas de generar energía eléctrica no-renovable requieren de un combustible que por abundante que sea tiende a agotarse. Algunos ejemplos de no renovables son:

  • La energía nuclear, puesto que no podemos generar más uranio que el que se puede extraer en las minas de uranio.
  • Energía térmica, que aprovecha el poder calorífico de los combustibles fósiles tales como el carbón, el petróleo y el gas natural.

¿Qué es una central eléctrica?

Una central eléctrica es un conjunto de instalaciones, equipos y aparatos utilizados directamente para la producción de energía eléctrica, así como las instalaciones y edificios necesarios ubicados en un determinado territorio. El propósito de una planta de energía es convertir algo de energía primaria en energía eléctrica, que es una forma de energía secundaria.

Existen muchos tipos de centrales eléctricas que pueden funcionar tanto con energías renovables como con energías no renovables. Las centrales nucleares, por ejemplo, son un tipo de centrales eléctricas.

¿Porqué es importante la energía eléctrica?

Energía eléctricaLa energía eléctrica se puede transformar en muchos otros tipos de energía como:

  • energía mecánica (motores eléctricos, máquinas ...)
  • energía térmica (calefactores, estufas ...)
  • energía lumínica (luz).

La gran ventaja que nos da la energía eléctrica es la facilidad de transportarla.

El uso de la electricidad está muy extendido en la sociedad moderna y la corriente a través de la conexión a la red eléctrica o mediante baterías o acumuladores. Algunos ejemplos de su uso los encontramos en el día a día:

  • Iluminación de edificios (públicos y privados)
  • Iluminación de carreteras.
  • Transporte (trenes eléctricos y vehículos eléctricos)
  • Electrodomésticos.
  • Máquinas industriales y en procesos de producción industrial.
  • Máquinas eléctricas.
  • Motores eléctricos.

Por tanto, el descubrimiento de la energía eléctrica ha representado una revolución tecnológica, económica y social real muy fuerte. Su uso ha provocado una fuerte e irreversible necesidad debido a sus beneficios en comparación con energía mecánica producida por los motores térmicos (motores de combustión).

¿Qué ventajas y desventajas tiene la energía eléctrica?

Algunas de las ventajas de la energía eléctrica con respecto a otras fuentes de energía destacan:

  • El hecho de ser capaz de ser transportada a una distancia
  • El bajo ruido de funcionamiento de equipo eléctrico
  • La ausencia de los gases de escape en el lugar de uso y la huella más pequeña de una máquina eléctrica. Lo que permite reducir la presencia de gases invernadero en la atmósfera.

Entre las desventajas destacan:

  • El hecho de no ser una fuente primaria.
  • El uso de la energía eléctrica implica la necesidad de una infraestructura de conversión que inevitablemente introduce una pérdida de eficiencia en el proceso de conversión y aguas arriba en el transporte a lo largo de las líneas eléctricas.

¿Cómo funcionan las plantas de energía eléctrica?

La electricidad se considera como una fuente de energía secundaria. Por esta razón, tiene que ser producida por transformación de una fuente de energía primaria. En el proceso de transformación, el rendimiento siempre menor que 100%, se produce dentro de las plantas de energía.

Energía eléctrica

En todas las plantas de producción de energía eléctrica, a excepción de las de energía solar fotovoltaica, se nececitan tres elementos para producir electricidad:

  • Una turbina. Que puede ser una turbina hidráulica o una turbina de vapor, que es la que se suele utilizar en las plantas de energía nuclear.
  • Un alternador para convertir la energía mecánica en energía eléctrica.
  • Un transformador para modular la corriente eléctrica obtenida a una corriente alterna con la diferencia de potencial deseada.

Importancia del agua en la electricidad

Otro elemento importante para producir electricidad es el agua en forma líquida o en forma de vapor a alta presión. El agua líquida se utiliza en como en las centrales hidroeléctricas, en cambio el vapor de agua es más própio en centrales térmicas, plantas de energía geotérmica, en la fisión nuclear y en plantas de energía solar térmica

En ambos casos, el objetico del agua es el de girar las turbinas para producir de una manera más constante posible corriente alterna por medio del alternador.

El uso de agua presenta los siguientes problemas derivados de la necesidad de calentarla:

  • Disponibilidad de agua.
  • La contaminación térmica del agua, si no se recupera, se dispersa en la atmósfera en forma de vapor de agua o se realimenta en los lagos, ríos y mar.

En el caso de las plantas eólicas no se necesita agua, puesto que las turbinas se accionan mediante la fuerza del viento.

Transporte y distribución de energía eléctrica

Una vez finalizada la producción de electricidad hay la neceisdad de transportarla a gran escala. El transporte de gran escala y distribución de electricidad producida por las plantas hasta los usuarios finales se lleva a cabo a través de la red de transmisión y de la red de distribución.

¿Por qué és importante la ley de Joule?

La primera ley de Joule (también conocida como efecto Joule) es una ley física que establece la relación entre la corriente eléctrica que pasa a través de un conductor y el calor que genera.

En realidad, son dos leyes diferentes, que asocian el calor generado por la corriente eléctrica y la dependencia de la energía interna de un gas ideal con respecto a su presión, volumen y temperatura.

El nombre está dedicado a James Prescott Joule, quien trabajó en este concepto en la década de 1840 y se expresa de la siguiente manera:

Q=I2·R·t

En la fórmula Q es el calor generado por la corriente constante I, que pasa sobre un conductor t con resistencia R en el tiempo. Cuando la corriente (medida en amperios), la resistencia (medida en ohmios) y el tiempo (medido en segundos), la unidad de Q será julios.

La primera ley de Joule también se conoce a veces como la ley de Joule-Lenz, porque más tarde fue encontrado independiente por Heinrich Lenz.

La segunda ley de Joule significa que la energía interna de un gas ideal depende únicamente de su temperatura, independientemente de su volumen y presión.

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Última revisión: 1 de abril de 2020