Electricidad

La Energía Eléctrica.

Es un fenómeno físico producto de una diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos, en la cual se produce un movimiento de cargas eléctricas (electrones) que viajan por el interior de materiales con propiedades conductoras como el cobre.

La energía eléctrica es producida por centrales generadores que pueden ser de fuentes renovables o no renovables. Se fundamentan en el principio de conservación de la energía; en que esta no se crea ni se destruye.

La electricidad es una forma de energía esencial para la vida moderna. Su generación, transmisión y distribución son procesos complejos que involucran diversas tecnologías y conocimientos técnicos. A continuación, se describen las principales etapas y componentes del sistema eléctrico.

Carga Eléctrica y Corriente.

La Carga es una propiedad de tipo eléctrica que poseen todas las partículas atómicas compuestas por un material, su unidad de medida es el coulomb (C).

• El coulomb es una unidad grande para cargas eléctricas.

1 C de carga = 6.24 * 10^18 electrones.
Unidades de laboratorio de cargas pC, nC o uC.

La carga eléctrica (electricidad) es móvil; puede ser transferida de un lugar a otro, donde puede ser convertida en otra forma de energía.

En un circuito eléctrico se alimenta a una fuente de tensión (batería), las cargas tienden a moverse; las cargas positivas se mueven en un sentido, mientras que las cargas negativas se mueven en sentido opuesta. Este movimiento de cargas genera la corriente eléctrica.

Generación de Electricidad

Fuentes de Energía:

Fósiles: Incluyen carbón, petróleo y gas natural. Estas fuentes son las más tradicionales y han sido ampliamente utilizadas debido a su abundancia y capacidad para generar grandes cantidades de energía.
Renovables: Incluyen solar, eólica, hidroeléctrica, geotérmica y biomasa. Estas fuentes están ganando popularidad debido a su sostenibilidad y menor impacto ambiental.
Nuclear: Utiliza la fisión de átomos de uranio o plutonio para generar grandes cantidades de energía con bajas emisiones de gases de efecto invernadero.

Plantas de Generación:

Térmicas: Utilizan la combustión de combustibles fósiles para generar vapor, que mueve una turbina conectada a un generador eléctrico.
Hidroeléctricas: Aprovechan la energía potencial del agua en embalses para mover turbinas.
Eólicas: Utilizan el viento para mover las palas de aerogeneradores, que a su vez generan electricidad.
Fotovoltaicas: Convierte directamente la luz solar en electricidad mediante células fotovoltaicas.

Transmisión de Electricidad

Líneas de Alta Tensión:

La electricidad generada en las plantas se transporta a largas distancias a través de líneas de alta tensión para minimizar las pérdidas de energía. Entre sus componentes se incluyen torres de transmisión, cables conductores y subestaciones transformadoras que elevan el voltaje para la transmisión.

Subestaciones:

Función: Transforman el voltaje de la electricidad generada a niveles más altos para la transmisión eficiente y luego a niveles más bajos para la distribución.

Transmisión.

Consiste de manera general en el transporte de la energía eléctrica generada en las centrales. Para efectuar la transmisión los niveles de tensión de generación son elevados a valores de 69k.V(sub-transmisión) 138k.V, 230k.V y 500k.V.

Se efectuá la transformación de tensión para evitar las perdidas por efecto joule (𝑖2 * 𝑅), al elevar la tensión se reduce la corriente. El sistema está constituido por subestaciones de maniobra, de transformación, líneas y torres de transmisión.

El potencial eléctrico, denotado por V (u ocasionalmente φ), es una magnitud física escalar que describe la energía potencial de una unidad de carga eléctrica en un campo electrostático.

Va = Ua/q

Se define como la cantidad de energía de trabajo necesaria para mover una unidad de carga eléctrica desde un punto de referencia a un punto específico en un campo eléctrico. Aunque el concepto de potencial eléctrico es útil para comprender los fenómenos eléctricos, solo se pueden medir las diferencias en la energía potencial. Estas diferencias en la energía potencial se miden con un voltímetro.

Diferencia de potencial eléctrico.

Circuito Eléctrico.

Un circuito eléctrico está conformado de forma básica en la conexión física de una fuente de tensión y elementos como; resistencias, capacitores, inductancias, etcétera.

Para que se defina como circuito eléctrico este debe estar cerrado en su conexión, para que pueda existir una diferencia de potencial y a su vez se genere un movimiento de cargas eléctricas por el mismo.

Tensión Eléctrica.

Es la diferencia de potencial o tensión entre dos puntos de un campo eléctrico, se define, en el trabajo requerido para desplazar la unidad de carga eléctrica positiva de un punto al otro en contra o favor de las fuerzas del campo, su unidad de medida es el Voltio (V).

El control eléctrico es una técnica de regulación de energía a los elementos o dispositivos, en principio, se debe disponerse de un conjunto de elementos físicos interconectados con el propósito de regular la energía demandada, realizando la tarea de control o acción de control.

Potencia y Energía Eléctrica.

Potencia es la variación respecto del tiempo de entrega o absorción de la energía, medida en watts (W). Surge de la multiplicación del diferencial de potencia o la tensión (V) a la que se somete el circuito y la intensidad de corriente i (A). La unidad resultante es el vatio (W).

La potencia instantánea y la potencia absorbida o suministrada es igual a p(W)=v(V) * i(A).

La energía es la potencia eléctrica consumida en la unidad de tiempo. Por lo general las compañías proveedoras de electricidad miden la energía en vatios-horas Wh.

Ley de Ohm

Goerg Simon Ohm (1787 – 1854), fue un físico alemán que determino experimentalmente la relación entre las variables básicas de la electricidad en 1826. Los parámetros eléctricos relacionados son: la resistencia eléctrica, es la propiedad de los materiales para oponerse al paso de la corriente eléctrica, la tensión aplicada al circuito y la corriente eléctrica que se genera por el movimiento de cargas por un conductor.