CAPÍTULO 1. ANTECEDENTES DE LA ELECTRICIDAD
Comienzan sobre el año 600 antes de Cristo en el país de Grecia en el que se acostumbraba a frotar un tipo de resina fósil llamada "electrón", pero más conocida como ámbar, con un trozo de tela, y tras lo cual, se conseguía atraer pequeñas partículas de polvo o de paja de poco peso.
Thales de Miletus (630−550 AC) fue el primero, que cerca del 600 AC, conociera el hecho de que el ámbar, al ser frotado adquiere el poder de atracción sobre algunos objetos.
Sin embargo fue el filósofo Griego Theophrastus (374−287 AC) el primero, que en un tratado escrito tres siglos después, estableció que otras sustancias tienen este mismo poder, dejando así constancia del primer estudio científico sobre la electricidad.
En 1600, la Reina Elizabeth I ordena al Físico Real William 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 fue el primero en aplicar el término Electricidad del Griego "electrón" = ámbar. Gilbert es la unidad de medida de la fuerza magnetomotriz.
Benjamín Franklin
Benjamín Franklin, famoso escritor y político de estados unidos, descubrió en 1752, con su exitoso experimento de la cometa unida a una llave de hierro, que existía cierto campo eléctrico similar al del ámbar 2300 años antes. Galvani y volta
El señor Luigi Galvani, famoso médico, descubrió que al poner en contacto un metal con un anca de rana muerta, ésta anca parecía cobrar vida y lograba realizar ciertos espasmos. Posteriormente, científicos como Alessandro volta, en alusiones a este experimento, comprobaron que el secreto no estaba tanto en la rana, como en el metal, que bajo las condiciones adecuadas, transmitía cierta electricidad de igual modo que lo hacen los sistemas nerviosos de un animal.
Volta, fabricó la primera batería o pila, colocando dos trozos finos de cobre y de zinc, separados por una pasta húmeda. De este modo se conseguía una corriente eléctrica que al colocar un alambre en contacto con la pila, esta nueva energía podía ser trasladada y crear un chispazo o reanimar un anca de rana...
En honor a volta, se nombra desde entonces la unidad de potencia eléctrica como "voltio".
1.1 ¿Quién invento la energía eléctrica?
Como bien sabemos, la electricidad es un fenómeno natural que el ser humano utiliza para provecho propio. Hoy en día, la electricidad se ha vuelto algo tan imprescindible que un corte de luz nos deja inútiles y muchas veces nos resulta difícil entender cómo antes se podía vivir sin ella.
Fue en el año 1752 cuando Franklin hizo su famoso experimento para demostrar que los rayos son una forma de electricidad. Para eso, se puso a remontar una cometa en un día de tormenta y ató una llave de metal a la cuerda de la cometa para que conduzca la electricidad. La electricidad pasó a través de la tormenta, la llave la condujo y le dio un choque. Aunque no se lastimó, fue esto lo que le dio la idea para seguir investigando, descubrió e inventó muchas cosas, entre ellas, a mediados del siglo XVIII, la electricidad.
Franklin llegó a la conclusión de que existían cargas positivas y negativas, y que la electricidad propiamente dicha flotaba entre ellas. También creía que los rayos eran una forma de electricidad.
Este fue el comienzo del estudio de la electricidad por varios científicos, por ejemplo, en 1879 Edison inventó la lamparita y en 1800 Volta inventó la pila voltaica. Sin embargo, muchas personas creen firmemente que la electricidad comenzó a entenderse mucho antes, cuando se descubrieron baterías que habían sido construidas hace más de dos mil años; aunque lo cierto es que nadie sabe para qué se usaban estas baterías antiguas.
1.2. ¿Cómo se genera?
La energía eléctrica, desde su aparición, ha sido generada a través de productos no renovables, como por ejemplo el carbón, el gas natural, el gasóleo, etc., que a su vez son combustibles fósiles, pero en la actualidad, con el apogeo de la contaminación y el calentamiento global, la preocupación por la contaminación generada al producir este tipo de energía es mucha, por lo que se han implementado otro tipo de céntrales de generación basadas en energías renovables.
1.2.1. Energía eléctrica
La manera más habitual de producir electricidad se basa en transformar la energía contenida en la energía primaria en energía mecánica a través de diferentes procesos para poder, con ayuda de un generador, convertir esta energía en electricidad.
Cada central de generación tiene sus propias características para obtener la electricidad; a continuación, se muestra de forma general las principales características de los diferentes tipos:
• Central de carbón, gasóleo y gas natural: este tipo de centrales obtienen la electricidad mediante la combustión de combustibles fósiles. El calor generado calienta agua a alta presión que mueve una turbina que está conectada a un generador eléctrico donde se obtiene la electricidad.
• Central de ciclo combinado de gas natural: es una instalación similar a la anterior, pero de mayor eficiencia ya que posee dos circuitos conectados a un generador. Uno de ellos, sigue el mismo funcionamiento explicado en el punto anterior, y el otro se trata de un ciclo agua-vapor que emplea el calor remanente de los gases de la combustión.
• Central nuclear: es un tipo de central en la que el agua se calienta a alta presión mediante el calor liberado en la fisión nuclear. Ese vapor a presión, al igual que los casos anteriores, moverá una turbina conectada a un generador eléctrico.
• Central de biomasa: estas instalaciones tienen el mismo funcionamiento que las centrales de combustibles fósiles. La diferencia fundamental esta en el tipo de combustible empleado. Estas centrales usan biomasa, un combustible de origen renovable.
• Parque eólico: estas centrales están formadas por aerogeneradores. Estos molinos eólicos poseen unas aspas, que sería equivalente a las turbinas de las otras centrales, y un generador. La electricidad se genera orientando las palas al viento para que éste las mueva.
• Huerto solar: es el nombre que recibe las centrales que generan la electricidad a partir de la radiación solar. Este caso es el único que no emplea la energía mecánica, sino que genera la electricidad a través de una serie de reacciones químicas que se producen en los paneles solares.
• Central geotérmica: emplea el calor del interior de la tierra para calentar agua a alta temperatura y presión, la cual se encarga de mover una serie de turbinas conectadas a un generador. Estas centrales se instalan en zonas donde el suelo alcanza altas temperaturas a bajas profundidades.
• Central maremotriz: estas instalaciones están todavía investigación para mejorar su eficiencia, aunque existen ya algunas situadas en océanos con grandes mareas como el océano Atlántico. El funcionamiento se basa en utilizar las corrientes de las mareas para movilizar una turbina conectada a un generador.
• Parque undimotriz: esta central, aun todavía en fase de desarrollo muy temprana, genera la electricidad utilizando el movimiento de las olas de mar para mover las turbinas.
1.2.1. Energía hidráulica
Energía hidráulica, energía hídrica o hidroenergía es aquella que se obtiene del aprovechamiento de las energías cinéticas y potenciales de la corriente del agua, saltos de agua o mareas. Se puede transformar a diferentes escalas. Existen, desde hace siglos, pequeñas explotaciones en las que la corriente de un río, con una pequeña represa, mueve una rueda de palas y genera un movimiento aplicado generalmente a molinos o batanes.
Generalmente se considera como un tipo de energía renovable puesto que no emite productos contaminantes. Otros consideran que produce un gran impacto ambiental debido a la construcción de las presas, que inundan grandes superficies de terreno y modifican el caudal del río y la calidad del agua.
1.2.2. Energía termoeléctrica
Se denomina energía termoeléctrica a la forma de energía que resulta de liberar el agua por medio de un combustible para mover un alternador y producir energía eléctrica.
Desde la antigüedad, el ser humano ha necesitado generar energía térmica para cubrir sus necesidades de abrigo, alimentación, iluminación, fabricación de herramientas, y también para resolver todos aquellos problemas que no puede afrontar con el sólo uso de su fuerza física, como accionar medios transparentes, maquinarias, armamento, etc.
La energía termoeléctrica puede usar como combustibles productos fósiles como petróleo, carbón o gas natural (ciclo combinado), átomos de uranio, en el caso de la energía nuclear, y energía solar para la generación solar-termoeléctrica.
CAPITULO 2
¿Cómo se ha propagado el uso de la energía eléctrica?
2.1. Usos y Beneficios
Entre los sitios donde se utiliza la electricidad podemos nombrar:
• Fábricas: se utiliza para mover motores, para obtener calor y frío, para procesos de tratamiento de superficies mediante electrólisis, etc.
• Transporte: Gran parte del transporte público (y dentro de él los ferrocarriles y los metros) emplea energía eléctrica.
• Agricultura: Especialmente para los motores de riego, usados para elevar agua desde los acuíferos, y para otros usos mecánicos.
• Hogares: se utiliza en los hogares para usos térmicos (calefacción, aire acondicionado, agua caliente y cocina), también para la iluminación y los electrodomésticos.
A demás en la sociedad el uso de la electricidad se puede aprovechar con los siguientes aspectos:
• En los hogares
El uso doméstico de la electricidad se refiere a su empleo en los hogares. Los principales usos son alumbrados, electrodomésticos, calefacción y aire acondicionado. Se está investigando en producir aparatos eléctricos que tengan la mayor eficiencia energética posible, así como es necesario mejorar el acondicionamiento de los hogares en cuanto a aislamiento del exterior para disminuir el consumo de electricidad en el uso de la calefacción o del aire acondicionado, que son los aparatos de mayor consumo eléctrico, en competencia con otros combustibles como el butano, el gasóleo, el carbón y el gas natural , siendo la única energía empleada para la iluminación y los electrodomésticos.
• En el comercio, la administración, y en los servicios públicos.
De manera similar a como se utiliza la electricidad en el hogar, la medicina en estos sectores como el del comercio, la administración y los servicios públicos se ha ampliado su uso con la cada vez mayor aplicación de sistemas de procesamiento de la información y de telecomunicaciones que necesitan electricidad para funcionar.
Ejemplo de esto lo podemos observar en los servicios públicos que necesitan electricidad como la luz, el agua, entre otros.
• En la agricultura
En la agricultura usamos diferentes aparatos para distintas funciones y la gran mayoría de estos aparatos contienen motores de riesgo especialmente estos motores de riesgo como, por ejemplo usados para elevar agua desde los acuíferos y para otros usos mecánicos.
Los agricultores utilizan multitud de maquinas para labrar, sembrar, cosechar, elevar agua para riego, etc. Por esta razón, el precio del gasóleo es un factor tan importante para su negocio como lo fue la lluvia antaño.
• En el transporte
Gran parte del transporte público (y dentro de él los ferrocarriles y los metros) emplea energía eléctrica. No obstante, se lleva ya tiempo trabajando en versiones eléctricas de los vehículos de gasolina, pues supondrían una buena solución para los problemas de contaminación y ruido que genera el transporte en las ciudades. Incluso es posible (aunque no habitual) emplear la electricidad para hacer volar un avión.
La electricidad tiene una función determinante en el funcionamiento de todo tipo de vehículos que funcionan con motores de explosión. Para producir la electricidad que necesitan estos vehículos para su funcionamiento llevan incorporado un alternador pequeño que es impulsado mediante una transmisión por polea desde el eje del cigüeñal del motor. Además tienen una batería que sirve de reserva de electricidad para que sea posible el arranque del motor cuando este se encuentra parado, activando el motor de arranque. Los componentes eléctricos más importantes de un vehículo de transporte son los siguientes: alternador, batería, equipo de alumbrado, equipo de encendido, motor de arranque, equipo de señalización y emergencia, instrumentos de control.
2.2. Implementación de Energías Verdes.
Las siguientes energías verdes son las más adecuadas para poder sustituir a la energía eléctrica y de esta manera disminuir el consumo de la electricidad y ayudar al medio que sale perjudicado con esta.
Energía Solar.
La energía solar es la energía contenida en la radiación solar que es transformada mediante los correspondientes dispositivos, en forma de energía térmica o energía eléctrica para su consumo posterior allá donde se necesite.
El elemento encargado de captar la radiación solar y transformarla en energía útil es el panel solar. Los paneles solares pueden ser de distintos tipos dependiendo del mecanismo escogido para el aprovechamiento de la energía solar:
• Mediante captadores solares térmicos (energía solar térmica )
• Mediante módulos fotovoltaicos (energía solar fotovoltaica)
• Sin ningún elemento externo (energía solar pasiva)
Energía Eólica:
La energía eólica es una fuente de energía renovable que utiliza la fuerza del viento para generar electricidad. El principal medio para obtenerla son los aerogeneradores, “molinos de viento” de tamaño variable que transforman con sus aspas la energía cinética del viento en energía mecánica. La energía del viento puede obtenerse instalando los aerogeneradores tanto en suelo firme como en el suelo marino.
La energía eólica tiene numerosas ventajas, entre las que podemos destacar:
Es una fuente energética inagotable por su capacidad ilimitada para producirse.
Es una energía limpia, que ayuda a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.
Permite reemplazar las fuentes de energía convencionales, dependientes de los combustibles fósiles (petróleo, carbón y gas natural).
Su impacto negativo sobre el medio ambiente es menor que el de otras fuentes de energía convencionales.
Sus costes de producción son bajos.
Puede implantarse de forma local para suministrar electricidad a poblaciones sin acceso a las redes eléctricas.
CAPÍTULO 3. CONSECUENCIAS
3.1 ¿QUÉ EFECTOS TIENE EL USO DE ENERGIA ELÉCTRICA?
La electricidad es el flujo de energía de un lugar a otro. Se trata de un fenómeno físico causado por cagas eléctricas estáticas o en movimiento, y su interacción. Todos los átomos tienen electrones que rodean su núcleo, pero pocos electrones están pegados al núcleo. Es por eso por lo que se trasladan a otros átomos, generando así una corriente eléctrica. La fuerza eléctrica que empuja a los electrones se mide en voltios.
La mayoría de los dispositivos que utilizamos en nuestra vida diaria necesitan electricidad para poder funcionar, cuando decimos electricidad nos referimos a corriente eléctrica o lo que es lo mismo al paso de electrones desde un lugar a otro.
Cuando los electrones se ponen en movimiento y se desplazan de un lugar a otro se producen interacciones con los elementos a los que están conectados. Cuando interactúan producen diferentes efectos dependiendo del medio.
Hay 5 efectos que podemos conseguir con la electricidad:
1.- Efecto térmico
Con el efecto térmico utilizamos el calor para obtener diferentes resultados, por ejemplo podemos utilizar el calor producido para aparatos de calefacción, también podemos utilizar el calor producido por la corriente eléctrica para que los hornos produzcan calor, otro ejemplo son las planchas, que gracias al calor producido por una resistencia calientan los tejidos que queremos planchar.
Se puede observar que gracias al calentamiento de algunos dispositivos podemos obtener diferentes resultados, y este calentamiento es debido al paso de electrones.
2.-Efecto luminoso.
La corriente eléctrica puede generar un efecto luminoso por medio de fotones, los fotones son las ondas electromagnéticas que se generan con un cambio en la cantidad de movimiento de la corriente eléctrica.
Por ejemplo, en una bombilla de incandescencia, cuando la electricidad circula por el filamento de la bombilla se generan ondas electromagnéticas o fotones.
En el momento en que los electrones atraviesan el filamento de la bombilla, una parte de la energía se desprende en forma de onda electromagnética, esta onda electromagnética es visible al ojo humano dependiendo de su longitud.
Cuando se crean ondas electromagnéticas lo hacen siguiendo las características físicas de una onda, es decir que lo hacen con una determinada longitud, frecuencia y amplitud de onda.
Las ondas electromagnéticas que son visibles al ojo humano son las que tiene una longitud de onda entre 400nm (namometro) y 700nm, a estas ondas se le denomina espectro visible al ojo humano (luz).
Enlazando con el efecto anterior, si calentamos mucho un trozo de metal, sabemos que cuando se pone incandescente comienza a emitir luz (principio de funcionamiento de la lámpara de incandescencia). De una manera un poco más compleja, podemos producir el efecto de luminiscencia utilizado en las lámparas fluorescentes. Y nombrar también la emisión de luz producida por los leds (construidos con semiconductores).
3.- Efecto químico
Podemos obtener un efecto químico mediante el uso de corriente eléctrica cuando por ejemplo hacemos circular los electrones por diferentes fluidos, el comportamiento de los electrones con el compuesto químico de estos fluidos altera los mismos dando como resultado cambios químicos de diferentes sustancias.
Un ejemplo de un efecto químico es la galvanoplastia.
La galvanoplastia es un efecto químico de la corriente eléctrica, en este proceso se introducen dos metales en un líquido y haciendo pasar corriente eléctrica a través de él se consigue recubrir uno de los metales con sustancias del otro.
Este proceso se utiliza para obtener materiales más resistentes a la corrosión y a la oxidación, es el efecto químico o efecto que produce el paso de la corriente eléctrica por un electrolito y en el que está basado el funcionamiento de las baterías y otra aplicación relacionada es la electrolisis del agua.
4.- Efecto magnético.
Mediante la electricidad podemos obtener magnetismo o efecto magnético, esto sucede gracias a la capacidad que tiene los electrones de generar campos magnéticos cuando están en movimiento.
Si aprovechamos esta capacidad y hacemos circular los electrones a través de una bobina obtendremos un campo magnético mayor en relación con el número de espiras de la bobina.
Un ejemplo de efectos magnéticos son los electroimanes.
La circulación de una corriente eléctrica a través de un conductor crea un campo magnético a su alrededor, efecto que entre otras aplicaciones encuentra protagonismo en los motores eléctricos tan utilizados en nuestro entorno.
5.- Efecto mecánico.
Podemos obtener un efecto mecánico utilizando la capacidad de atracción y repulsión de los materiales magnéticos. Si empleamos la corriente eléctrica para inducir campos magnéticos y magnetizar objetos, podemos utilizar la fuerza de atracción o repulsión para generar un movimiento, con una fuerza o potencia capaz de mover un objeto y obtener una fuerza o trabajo mecánico.
Por ejemplo, los motores eléctricos están formados por bobinados de cobre, los cuales al hacer circular una corriente eléctrica generan campos magnéticos, y debido a la capacidad de repulsión de los campos magnéticos del mismo signo incitan al movimiento del eje del motor, dependiendo de la finalidad de cada motor utilizaremos el movimiento del eje para realizar diferentes trabajos, por ejemplo, mover las aspas de un ventilador.
3.2 PROPUESTAS PARA LA MEJORA DE HÁBITOS
Desde hace muchos años el consumo eléctrico se ha incrementado desmedidamente. La modernidad junto a la tecnología, nuevos electrodomésticos y la falta de conciencia a la hora de consumir la energía eléctrica no han hecho más que complicar la situación. Al mismo tiempo, una cultura que fomenta el consumismo extremo también profundiza esta problemática ¿Nunca te has preguntado si realmente necesitamos tantos artefactos eléctricos en el hogar?
La energía eléctrica ha revolucionado la vida del hombre y se ha convertido en un servicio vital, pero debemos utilizarla responsablemente. Debemos ahorrar en la mayor medida posible, para que las futuras generaciones también puedan disfrutar de los recursos y disminuyan las emisiones contaminantes relacionadas con su uso.
Ahorrando energía en nuestras casas contribuimos a disminuir los gases de efecto invernadero y las consecuencias del cambio climático
Con seguridad, no habrá ningún ciudadano que no sea consciente de la necesidad de hacer un uso responsable de la energía con el fin de proteger el medioambiente y, en consecuencia, nuestro planeta. Pero, aunque la energía sea un recurso de que no se pueda prescindir, obligarnos a cambiar nuestros hábitos de vida con el fin de reducir las emisiones contaminantes de dióxido de carbono, no parece la mejor solución.
Llevar a cabo algunos prácticos y sencillos consejos de ahorro no hará que nuestra vida sea menos cómoda o confortable y, sin embargo, estaremos contribuyendo a mejorar la eficiencia energética y, consecuentemente, mejorar la calidad de los servicios de luz y calor.
1. Aprovechar la luz natural para realizar las acciones diarias en nuestro hogar.
2. Apagar las luces de las estancias en las que no nos encontremos o que ya no necesitemos.
3. Cambiar las bombillas incandescentes por bombillas de bajo consumo.
4. Utilizar lavadoras de bajo consumo energético, siempre a plena carga y lavar en agua fría o temperaturas bajas.
5. Antes que utilizar la secadora, tender al sol, ya que este electrodoméstico es uno de los que más energía consumen.
6. Apagar los electrodomésticos que no usemos totalmente, no dejarlo en standby. No sólo gastará menos energía, sino que durará más años.
7. Fijarse en el etiquetado energético de los electrodomésticos como los frigoríficos, congeladores, lavavajillas, lavadoras y secadoras. La etiqueta nos dará información sobre el consumo eléctrico, el uso de agua y otras informaciones útiles sobre el funcionamiento del aparato. La letra de asignación A, es indicativa de la máxima eficiencia, la letra G de la menor.
8. Mantener los sistemas de aire acondicionado en una temperatura oscilante entre los 22 y 23ºC.
9. Para la calefacción, no aumentar la temperatura a más de 20ºC. Tampoco debe dejarse encendido el calentador durante mucho tiempo, un calentador eléctrico de 2 kw, encendido durante tres horas, supone un consumo equivalente a media tonelada de petróleo al año.
10. La vitrocerámica transforma su potencia en un alto consumo de energía, siempre será mejor utilizar una olla exprés para cocinar, ya que será la forma óptima de ahorrar energía.
11. Se recomienda utilizar el lavavajillas con una doble entrada de agua, fría y caliente, para poder utilizar un lavavajillas biotérmico y así ahorrar electricidad sanitaria solar.
12. Las instalaciones colectivas de agua permiten ahorrar más que las individuales.
13. Si algún grifo de nuestro hogar u oficina gotea, debemos repararlo tan rápido como sea posible, ya que diez gotas de agua por minuto suponen 2.000 litros de agua desperdiciados al cabo del año.
14. Las fugas en las cisternas también suponen un grave problema de ahorro. Una de las soluciones más utilizadas y con un coste mínimos, en el caso de que nuestro inodoro no permita elegir el tipo de descarga de agua, es la de introducir una o dos botellas en el depósito para reducir su capacidad.
15. Priorizar el uso del transporte público para los desplazamientos dentro del casco urbano.
El ahorro energético en cifras
La organización no gubernamental y sin ánimo de lucro, FACUA-Consumidores en acción nos da algunas cifras sobre lo que supone un gasto desmesurado de energía y lo que ahorraríamos si pusiéramos en marcha algunos de los consejos anteriormente mencionados:
• El coste de la luz, representa entre un 15 y un 18 por ciento de la factura mensual de electricidad.
• Utilizando bombillas de bajo consumo, podemos ahorrar hasta un 75 por ciento de gasto energético. Además, se impide la emisión de media tonelada de dióxido de carbono a la atmósfera, lo que desprende una bombilla incandescente durante su vida útil.
• Las lavadoras de bajo consumo energético ahorran entre un 45 y un 70% de energía. Si se lava en agua fría ahorraremos un 90 por ciento de electricidad que se consumiría para calentar el agua que se utiliza durante el lavado.
• La calefacción es el gasto más importante en las viviendas en nuestro país. Por cada grado que aumentemos la temperatura, se incrementa el gasto energético en un 7 por ciento.
• Si se tapan las cacerolas o sartenes al cocinar y las colocamos en los fuegos correspondientes a sus diámetros, ahorraremos hasta un 20 por ciento de energía.
• El programa económico del lavavajillas ahorra hasta un 50 por ciento de consumo energético.
