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La electricidad es un fenómeno físico originado por cargas eléctricas estáticas o en movimiento y por su interacción. Cuando una carga se encuentra en reposo produce fuerzas sobre otras situadas en su entorno. Si la carga se desplaza produce también fuerzas magnéticas. Hay dos tipos de cargas eléctricas, llamadas positivas y negativas. La electricidad está presente en algunas partículas subatómicas. La partícula fundamental más ligera que lleva carga eléctrica es el electrón, que transporta una unidad de carga. Los átomos en circunstancias normales contienen electrones, y a menudo los que están más alejados del núcleo se desprenden con mucha facilidad. En algunas sustancias, como los metales, proliferan los electrones libres. De esta manera un cuerpo queda cargado eléctricamente gracias a la reordenación de los electrones. Un átomo normal tiene cantidades iguales de carga eléctrica positiva y negativa, por lo tanto es eléctricamente neutro. La cantidad de carga eléctrica transportada por todos los electrones del átomo, que por convención son negativas, esta equilibrada por la carga positiva localizada en el núcleo. Si un cuerpo contiene un exceso de electrones quedará cargado negativamente. Por lo contrario, con la ausencia de electrones un cuerpo queda cargado positivamente, debido a que hay más cargas eléctricas positivas en el núcleo.
UN POCO DE HISTORIA
En 1600 el científico inglés William Gilbert publicó su libro De Magnete, en donde utiliza la palabra latina electricus derivada del griego electrón, que significa ámbar, para describir los fenómenos descubiertos por los griegos. También estableció las diferencias entre el magnetismo y la electricidad. Estas investigaciones fueron continuadas en 1660 por Otto von Guericke quien inventó un generador electrostático. Robert Boyle afirmó en 1675 que la atracción y repulsión pueden producirse en el vacío. Stephen Gray en 1729 clasificó los materiales como conductores y aislantes. C.F. Du Fay fue el primero en identificar los dos tipos de carga eléctrica que más tarde se llamarían positiva y negativa. Pieter van Musschenbroek inventó en 1745 la botella de Leyden, un tipo de capacitor para almacenar cargas eléctricas en gran cantidad. William Watson experimentó con la botella Leyden, descubriendo en 1747 que una descarga de electricidad estática es equivalente a una corriente eléctrica.
Benjamin Franklin en 1752 experimentó con la electricidad haciendo volar una cometa durante una tormenta. Demostró que el relámpago es debido a la electricidad. Como consecuencia de estas experimentaciones inventó el pararrayos y formuló una teoría sobre un fluido que explicara la presencia de cargas positivas y negativas.Charles-Augustin de Coulomb en 1777 inventó una balanza de torsión para medir la fuerza de repulsión y atracción eléctrica. Por este procedimiento formuló el principio de interacción de cargas eléctricas (ley de Coulomb).
Hans Christian Oersted en 1819 observó que una aguja imantada se orientaba colocándose perpendicularmente a un conductor al cual se le hacia pasar una corriente eléctrica. Siguiendo estas investigaciones, Michael Faraday en 1831 descubrió que se generaba una corriente eléctrica en un conductor que se exponía a un campo magnético variable.
Nikola Tesla experimentó con alto voltaje y corriente alterna polifásica de esa manera inventó el alternador y el primer motor de inducción en 1882.Por medio de los trabajos de Johann Wilhelm Hittorf, Williams Crookes inventó en 1872 el tubo de rayos catódicos. Utilizando un tubo de Crookes el físico alemán Wilhelm Röntgen descubrió los rayos X. Joseph John Thomson investigando el flujo de rayos catódicos, descubrió el electrón. En 1906 el físico estadounidense Robert Andrews Millikan, mediante su experimento de "la gota de aceite", determinó la carga del electrón.
EL ELECTROSCOPIO
Un electroscopio es un instrumento antiguo utilizado para detectar carga y medir potencial eléctrico. Si la esfera metálica de la parte superior se pone en contacto con un conductor cargado, las delgadas hojas de metal (laminas de oro o aluminio) adquirirán el mismo potencial que el conductor
También es posible cargar un electroscopio por inducción en la misma forma que la esfera de la ilustración de arriba, un electroscopio cargado puede emplearse para detectar la presencia de cargas , así como para determinar su signo
Un electroscopio cargado estando al aire libre perderá gradualmente su carga debido que un pequeño número de moléculas están siendo ionizadas continuamente bajo la acción de rayos cósmicos, algunos de estos iones pueden tomar un exceso de carga del electroscopio.
La rapidez de carga de un electroscopio es proporcional a la cantidad de radiación de fondo (radioactividad).La rapidez de carga de un
electroscopio es proporcional a la cantidad de radiación de fondo (radioactividad).
Un electroscopio del tamaño de un lápiz es un dispositivo usual utilizado para medir la dosis de radiación recibida por el personal, el valor de descarga de tal puede leerse fácilmente acercandoló a la luz.
Este es el modelo de electroscopio más sencillo conocido no posee esfera solo dos tubos paralelos entre con sus chapas de oros.
ENERGIA ELECTRICA
La energía eléctrica es la forma de energía más utilizada. Gracias a la flexibilidad en la generación y transporte se ha convertido para la industria en la forma más extendida de consumo de energía. El transporte por líneas de alta tensión es muy ventajoso y el motor eléctrico tiene un rendimiento superior a las máquinas térmicas.
CORRIENTE ELECTRICA
Es el flujo de portadores de carga eléctrica, normalmente a través de un cable metálico o cualquier otro conductor eléctrico, debido a la diferencia de potencial creada por un generador de corriente.
Históricamente, la corriente eléctrica se definió como un flujo de cargas positivas y se fijó el sentido convencional de circulación de la corriente como un flujo de cargas desde el polo positivo al negativo. Sin embargo, posteriormente se observó, gracias al efecto Hall que en los metales los portadores de carga son negativas, estos son los electrones, los cuales fluyen en sentido contrario al convencional.
Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético.
CENTRALES ELECTRICAS
La generación de energía eléctrica, en términos generales, consiste en transformar alguna clase de energía no eléctrica, sea esta química, mecánica, térmica, luminosa, etcétera, en energía eléctrica.
Una central eléctrica utiliza una fuerza motora para hacer girar un generador eléctrico con diversas fuentes de energía. Se pueden clasificar las centrales eléctricas según la energía aprovechada.
• Central hidroeléctrica: utiliza la energía obtenida en los saltos de agua (energía hidráulica).
• Central termoeléctrica: utiliza la energía obtenida de los combustibles fósiles (carbón, fueloil, etc. )
• Central nuclear: utiliza la energía obtenida mediante reactores nucleares. • Centrales de recursos renovables: Utiliza energía de recursos renovables:
energía solar, eólica, mareomotriz y geotérmica.
CENTRAL TERMOELECTRICA:
Una central termoeléctrica es una instalación industrial empleada para la generación de electricidad a partir de la energía liberada en forma de calor, normalmente mediante la combustión de algún combustible fósil como petróleo, gas natural o carbón. Este calor es empleado por un ciclo termodinámico convencional para mover un alternador y producir energía eléctrica
Una central hidroeléctrica es aquella que genera electricidad mediante el aprovechamiento de la energía potencial del agua embalsada en una presa situada a más alto nivel que la central.El agua es conducida mediante una tubería de descarga a la sala de máquinas de la central, donde mediante enormes turbinas hidráulicas se produce la generación de energía eléctrica en alternadores.
CENTRAL HIDROELECTRICA:
CENTRAL NUCLEAR:
Una central nuclear es una instalación industrial empleada para la generación de energía eléctrica a partir de energía nuclear, que se caracteriza por el empleo de materiales fisionables que mediante reacciones nucleares proporcionan calor. Este calor es empleado por un ciclo termodinámico convencional para mover un alternador y producir energía eléctrica.
La energía nuclear se caracteriza por producir, además de una gran cantidad de energía eléctrica, residuos nucleares que hay que albergar en depósitos aislados y controlados durante largo tiempo. A cambio, no produce contaminación atmosférica de gases derivados de la combustión que producen el efecto invernadero, ni precisan el empleo de combustibles fósiles convencionales. Sin embargo, las emisiones contaminantes indirectas derivadas de su propia construcción, de la fabricación del combustible y de la gestión posterior de los residuos radiactivos (se denomina gestión a todos los procesos de tratamiento de los residuos, incluido su almacenamiento) no son despreciables.
CENTRAL EÓLICA:
La energía eólica es la que se obtiene por medio del viento, es decir mediante la utilización de la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire.
En la actualidad se utiliza, sobre todo, para mover aerogeneradores. En estos la energía eólica mueve una hélice y mediante un sistema mecánico se hace girar el rotor de un generador, normalmente un alternador, que produce energía eléctrica. Para que su instalación resulte rentable, suelen agruparse en concentraciones denominadas parques eólicos.
CENTRAL TERMICA SOLAR:
Una central térmica solar o termosolar es una instalación industrial en la que a partir del calentamiento de un fluido mediante radiación solar, y su uso en un ciclo termodinámico convencional se produce la potencia necesaria para mover un alternador para generar electricidad como en una central térmica clásica.
Antigua central termosolar
TENSIÓN ELECTRICA
Se considera tensión eléctrica, simbolizada con U, V o E, a la diferencia de potencial que existe entre dos puntos de un circuito eléctrico. Se trata de la magnitud física que impulsa a los electrones a lo largo de un conductor en un circuito cerrado. Por esto, se denomina a la tensión engendrada por un generador eléctrico como fuerza electromotriz (FEM).La unidad de medida de la tensión eléctrica es el voltio (V). 1 kilovoltio (kV) es igual a 1000 voltios. El instrumento de medición de la tensión es el voltímetro.
La unidad de medida de la tensión eléctrica es el voltio (V). 1 kilovoltio (kV) es igual a 1000 voltios. El instrumento de medición de la tensión es el voltímetro.
NIVELES DE TENSIÓNMuy baja tensión (M.B.T.): Corresponde a las tensiones hasta 50 V en corriente continua o iguales valores eficaces entre fases en corriente alterna. Baja tensión (B.T.): Corresponde a tensiones por encima de los 50 V y hasta 1kV (1000 V) Media tensión (M.T.): Corresponde a tensiones por encía de 1 kV y hasta 33 kV.
Alta tensión (A.T.): Corresponde a tensiones por encima de 33 kV.
Nivel de Tensión Distancia
0 a 50 V. niguna
más de 50 V. hasta 1 KV 0,80 m.
más de 1 KV hasta 33 KV 0,80 m.
más de 33 KV hasta 66 KV 0,90 m.
más de 66 KV hasta 132 KV 1,50 m.
más de 132 KV hasta 150 KV 1,65 m.
más de 150 KV hasta 220 KV 2,10 m.
más de 220 KV hasta 330 KV 2,90 m.
más de 330 hasta 550 KV 3,60 m.
ENERGIA SOLAR
La energía solar es la energía obtenida directamente del Sol. La radiación solar incidente en la tierra puede aprovecharse por su capacidad para calentar o directamente a través del aprovechamiento de la radiación en dispositivos ópticos o de otro tipo. Es un tipo de energía renovable y limpia (lo que se conoce como energía verde).La potencia de la radiación varía según el momento del día, las condiciones atmosféricas que la amortiguan y la latitud. Se puede asumir que en buenas condiciones de irradiación el valor es superior a los 1000 W/m² en la superficie terrestre. A esta potencia se la conoce como irradiancia.
La radiación es aprovechable en sus componentes directa y difusa, o en la suma de ambas. La radiación directa es la que llega directamente del foco solar, sin reflexiones o refracciones intermedias. La difusa es la emitida por la bóveda celeste diurna gracias a los múltiples fenómenos de reflexión y refracción solar en la atmósfera, en las nubes, y el resto de elementos atmosféricos y terrestres. La radiación directa puede reflejarse y concentrarse para su utilización, mientras que no es posible concentrar la luz difusa que proviene de todas direcciones.
•Energía solar pasiva: Aprovecha el calor del sol sin necesidad mecanismos o sistemas mecánicos. •Energía solar térmica: Para producir agua caliente de baja temperatura para uso doméstico sanitario y calefacción. •Energía solar fotovoltaica: Para producir electricidad, en placas de semiconductores que se excitan con la radiación solar. •Energía solar termoeléctrica: Para producir electricidad con un ciclo termodinámico convencional, a partir de un fluido calentado por el sol. •Energía solar híbrida: Combina la energía solar con la combustión de biomasa o combustibles fósiles. •Energía eólico solar: Funciona con el aire calentado por el sol y que sube por una chimenea donde están los generadores.
RED ELECTRICA
GeneraciónLa energía eléctrica se genera en las Centrales Eléctricas.
Una central eléctrica es una instalación que utiliza una fuente de energía primaria para hacer girar una turbina que,
a su vez, hace girar un alternador, generando así electricidad
La red de transporte es la encargada de enlazar las centrales con los puntos de utilización de energía eléctrica. Para un uso racional de la electricidad es necesario que las líneas de transporte estén interconectadas entre sí con estructura de forma mallada, de manera que puedan transportar electricidad entre puntos muy alejados, en cualquier sentido y con las menores pérdidas posibles
TRANSPORTE
CENTROS DE TRANSFORMACIÒN
Los Centros de Transformación, dotados de transformadores alimentados por las líneas de distribución en Media Tensión, son los encargados de realizar la última transformación, efectuando el paso de las tensiones de distribución a la Tensión de utilización.
Antes del año 1800 el Hombre iluminaba sus hogares con:
Fuego, Velas, Lámparas de Aceite Vegetal, de Ballena y de Kerosene.Y usaba como fuerza motriz: al Hombre por si mísmo, los Animales, Viento, por Agua, y Va.
En 1600La Reina Elizabeth I ordena al Físico Real Williams Gilbert (1544-1603) estudiar los imanes para mejorar la exactitud de las Brújulas usadas en la navegación,
siendo éste trabajo la base principal para la definición de los fundamentos de la Electrostática y Magnetismo.
Gilbert fué el primero en aplicar el término Electricidad del Griego "electrón" = ámbar.Gilbert es la unidad de medida de la fuerza
magnetomotriz.
Brújula de 1562
En 1672El Físico Alemán Otto von Guericke
(1602-1686) desarrolló la primera máquina electrostática para producir cargas
eléctricas.Máquina que consiste de una esfera de
azufre torneada, con una manija a través de la cual, la carga es inducida al posar la
mano sobre la esfera.
En 1800Alejandro Volta (1745-1827)
construye la primera celda Electrostática y la batería capaz de producir corriente eléctrica.
Su inspiración le vino del estudio realizado por el Físico Italiano Luigi Galvani (1737-
1798) sobre las corrientes nerviosas-eléctricas en las
ancas de ranas.
Volt es la unidad de medida del potencial eléctrico (Tensión).
