Historia De La Electricidad h725c

UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS APLICADAS INGENIERÍA EN MANTENIMIENTO AUTOMOTRIZ ELECTRICIDAD NOMBRE: José Cabascango. NIVEL: 3ro “A” FECHA: 05-11-2015

ELETRICIDAD ¿QUÉ ES LA ELECTRICIDAD? La electricidad es el conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo de cargas eléctricas. Se manifiesta en una gran variedad de fenómenos como los rayos, la electricidad estática, la inducción electromagnética o el flujo de corriente eléctrica. La electricidad es una forma de energía tan versátil que tiene un sinnúmero de aplicaciones, por ejemplo: transporte, climatización, iluminación y computación. Por otra parte tenemos también la siguiente definición de electricidad: “Forma de energía que produce efectos luminosos, mecánicos, caloríficos, químicos, etc., y que se debe a la separación o movimiento de los electrones que forman los átomos.”

RESEÑA HISTÓRIA DE LA ELECTRICIDAD.

Las propiedades eléctricas o electroestáticas de ciertos materiales eran ya conocidas por las civilizaciones antiguas. Hacia el año 600 a.c., el filósofo y científico Thales de

Mileto había comprobado que si se frotaba el ámbar, éste atraía hacia sí objetos más livianos. Se creía que la electricidad residía en el objeto frotado. De ahí que el término electricidad provenga del vocablo griego elecktron, que significa ámbar. Antes del año 1800, el estudio de los fenómenos eléctricos y magnéticos sólo interesó a unos cuantos científicos, como W. Gilbert, C. A. de Coulomb, L.Galvani, Otto Von Guericke, Benjamín Franklin, o Alessandro Volta. La población iluminaba sus hogares con velas, lámparas alimentadas con aceite de ballena y petróleo, la potencia motriz era suministrada generalmente por personas o animales de tracción. El inglés William Gilbert comprobó que algunas sustancias se comportaban como el ámbar y cuando eran frotadas atraían objetos livianos, mientras que otras no ejercían ninguna atracción. A las primeras, entre las que ubicó al cristal, al azufre y la resina, las llamó eléctricas, mientras que a las segundas, como el cobre o la plata, aneléctricas. A principios del siglo XIX, el conde Alessandro Volta construyó una pila galvánica. Colocó capas de cinc, papel y cobre, y descubrió que si se unía la base de cinc con la última capa de cobre, el resultado era una corriente eléctrica que fluía por el hilo de la unión. Este sencillo aparato fue el prototipo de las pilas eléctricas, de los acumuladores y de toda corriente eléctrica producida hasta la aparición de la dinamo. Mientras tanto, George Simon Ohm sentó las bases del estudio de la circulación de las cargas eléctricas en el interior de materias conductoras, postulando su ley, en la cual se relacionaba la resistencia con la intensidad y la tensión, es decir, tres de las cuatro magnitudes más importantes de la electricidad. En 1819, Hans Cristian Oersted descubrió que una aguja magnética colgada de un hilo se apartaba de su posición inicial cuando pasaba próxima a ella una corriente eléctrica, y postuló que las corrientes eléctricas producían un efecto magnético. De esta simple observación salió la tecnología del telégrafo eléctrico. Sobre esta base, André Marie Ampere dedujo que las corrientes eléctricas debían comportarse del mismo modo que los imanes. El descubrimiento de Ampère llevó a Michael Faraday a suponer que una corriente que circulara cerca de un circuito induciría otra corriente en él. El resultado de su experimento fue que esto sólo sucedía al comenzar y cesar de fluir la corriente en el primer circuito. Sustituyó la corriente por un imán y encontró que su movimiento en la proximidad del circuito inducía en éste una corriente. De forma que pudo comprobar que el trabajo mecánico empleado en mover un imán podía transformarse en corriente eléctrica. Hacia mediados del siglo XIX se estableció la distinción entre materiales aislantes conductores. Los aislantes eran aquellos a los que Gilbert había considerado eléctricos, en tanto que los conductores eran los aneléctricos. Esto permitió que reconstruyera el primer almacenador rudimentario: estaba formado por dos placas conductoras que tenían una lámina aislante entre ellas. Fue conocido como botella de Leyden, en honor a la ciudad donde se realizó el inventó. Durante este mismo periodo ocurrieron impresionantes avances en la compresión de los fenómenos eléctricos y magnéticos. Humphrey Davy, André Marie Ampere, G.S. Ohm y Karl Gauss realizaron importantes

descubrimientos, pero el descubrimiento que llegó a ser fundamental para elevar el concepto de la electricidad como un fenómeno científico interesante a una gran tecnología con implicaciones sociales de grandes alcances se logró de forma independiente por los investigadores Michael Faraday y Joseph Henry. Ampère y otros ya habían observado que los campos magnéticos eran generados por corrientes eléctricas; sin embargo, ninguno había descubierto cómo se podían obtener corrientes eléctricas a partir de campos magnéticos. Faraday trabajó en ello de 1821 a 1831, logrando el éxito al formular la ley que lleva su nombre. Posteriormente construyó una máquina generadora de voltaje según los principios de inducción magnética. Se tenía ahora una fuente de electricidad que rivalizaba (y excedía en mucho) las posibilidades de la pila voltaica y las botellas de Leyden. James Prescott Joule, descubrió a qué eran debidas las pérdidas de energía. Mediante la ley de Joule, enunciada en 1841, según la cual la cantidad de calor desprendido por un conductor al paso de una corriente eléctrica es directamente proporcional al cuadrado de la intensidad de la corriente, a la resistencia de dicho conductor y al tiempo durante el cual circula dicha corriente, según la expresión: Q= kI2Rt, donde k es una constante de proporcionalidad que depende del sistema de unidades utilizado.

¿CÓMO SE GENERA LA ELECTRICIDAD QUE CONSUMIMOS? Para que se produzca una corriente eléctrica es necesario que exista una diferencia de potencial o tensión eléctrica entre dos puntos. Dicha diferencia se puede conseguir por distintos procedimientos, aunque a nivel industrial, las forma más empleadas son: –

Por Inducción: Si se desplaza un conductor eléctrico en el interior de un campo magnético, aparece una diferencia de potencial en los extremos del mismo. Los generadores industriales de electricidad están basados en esta propiedad electromagnética.

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Por acción de la luz: Al incidir la luz sobre ciertos materiales aparece un flujo de corriente de cierta importancia. Las células fotovoltaicas aprovechan esta energía.

CENTRALES ELÉCTRICAS De todos estos procedimientos para la producción de electricidad, el más conveniente para transformar una energía mecánica en corriente eléctrica es el basado en el principio de inducción. A partir del principio de inducción surge la máquina denominada generador eléctrico o alternador.

Así pues, el generador aprovecha transforma energía mecánica cinética en energía eléctrica. El principio es muy sencillo, el movimiento de una turbina se transmite al generador eléctrico que produce energía eléctrica. Pero, ¿Qué hace mover la turbina que a su vez movería el generador? Pues hay muchas formas. La energía cinética del agua que cae por la tubería de una central, el movimiento de las aspas de un aerogenerador o la presión que ejerce el vapor de una central térmica son fácilmente transformables en electricidad. Para ello, sólo es necesario acoplar un generador de electricidad, el cual, en esencia, no es más que un conjunto de conductores que se mueven en el interior de un campo magnético. El funcionamiento global de una central eléctrica es básicamente el mismo, sea ésta térmica, nuclear o hidroeléctrica. Simplemente, consiste en transformar la energía cinética del vapor o del agua en energía mecánica de rotación. De ello se encarga la turbina, que, al estar solidariamente unida al generador de electricidad, permite transformar movimiento en electricidad. El condensador es un elemento que hace posible que el vapor de agua, a la salida de la turbina, se convierta en agua líquida, para volver a repetir el proceso de calentamiento en la caldera. Finalmente, el transporte de la electricidad interesa hacerlo a muy altas tensiones para reducir las pérdidas, por lo que debe elevarse la tensión de salida del generador varias decenas de veces. El transformador es el encargado de hacer esta última función.

FORMAS O ALTERNATIVAS DE PRODUCIR ENERGÍA ELÉCTRICA. Recursos fósiles Serían las conocidas como centrales térmicas. En éstas, a partir de la combustión del recurso fósil, se genera calor que se utiliza para transformar agua en vapor o, directamente, se emplean los gases resultantes del proceso, para hacer girar una turbina de gas. Las variedades: -

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Carbón: Diferenciando entre nacional o importado. El carbón autóctono fundamentalmente se extrae en la comunidad de Asturias, sus características en cuanto a poder calorífico y contaminación son peores a las del importado. Gas: Serían los ciclos combinados, donde se aprovecha tanto el gas como el vapor de agua resultante para hacer girar sendas turbinas. Petróleo o fuel.

Nuclear Esta tecnología forma parte, también, del grupo de centrales térmicas. El principio de funcionamiento es idéntico, con la diferencia del proceso de generación de calor. En este caso se realiza una fisión de un combustible nuclear (uranio), cuyo calor resultante se utiliza para evaporar agua; vapor que se transforma en electricidad a través del grupo turbina-alternador comentado. Las ventajas de esta tecnología: -

No emiten gases contaminantes. Su coste de operación es muy bajo y por ello reducen el precio de la electricidad. Su nivel de producción es constante, por lo que siempre proporciona una cantidad de energía base al sistema, aunque esto también es una ligera desventaja.

Los inconvenientes: -

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No pueden reaccionar ante necesidades del sistema, aumentando o reduciendo su nivel de producción, ya que sus características técnicas no permiten grandes cambios en los valores de generación de energía. El coste de inversión es muy elevado, es decir, construirlas es muy costoso. Presentan un riesgo evidente que, aunque se minimiza con unos controles exhaustivos, está latente.

Renovables Se aprovechan fuentes naturales virtualmente inagotables, sea por la ingente cantidad de energía que contienen, como el Sol, o porque se regeneran o renuevan. Hay muchos tipos, los fundamentales: -

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Hidráulica: Aprovechamos el agua, conduciéndola desde una altura a otra, con la energía potencial (por diferencia de cotas) que genera para mover el grupo turbina-alternador. Se pueden categorizar a su vez en: Agua fluyente: Donde se aprovecha el propio caudal del río. Agua embalsada: Se retiene el agua en una cuenca para utilizarla en otro momento.

Eólica La fuerza del viento se encarga de mover las palas de las turbinas de estas máquinas, conocidas como aerogeneradores o, coloquialmente, molinos.

Solar Emplean la radiación solar de las siguientes formas: -

Fotovoltaica: A través de las conocidas como placas, módulos o células fotovoltaicas, por el efecto fotoeléctrico producido al estar sometidas a la radiación del Sol. En este caso no tenemos grupo turbina-alternador, ya que de las propias placas se extrae la electricidad en forma de corriente continua. u gran ventaja es que se pueden instalar en cualquier localización, así como en cubiertas o fachadas.

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Solar térmica o Termo solar: La radiación solar se proyecta desde heliostatos (coloquialmente captadores o espejos), concentrándola en un tanque ubicado en una torre a cierta altura (o hacia otro tipo de conductos, en algunos casos), que contiene un fluido térmico a través del que se genera, con el calor, vapor de agua, el que a su vez se transforma en energía eléctrica en el grupo turbina-alternador. En muchos casos se instalan sistemas de almacenamiento térmico capaces de retener el calor generado, para utilizarlo en momentos de baja insolación y generar así electricidad pese a que el Sol no brille.

Biomasa Se trataría de una central térmica con la diferencia de que el combustible empleado serían residuos forestales, agrícolas o cultivos de plantas energéticas.