1.-Generación de energía eléctrica
La energía eléctrica es la energía que proporciona la corriente eléctrica y que podemos definirla como el paso de electrones a través de un conductor eléctrico. Sus grandes cualidades son que permite una fácil transformación en otras formas de energía y que se puede transportar de forma fácil y cómoda a cualquier lugar desde las centrales eléctricas en las que se obtienen.
1.1.-Energía hidráulica
Consiste en aprovechar la energía potencial de un salto de agua. Este salto se produce mediante desniveles naturales o bien creados por el hombre (embalses). Las instalaciones que se usan para producir esa energía recibe el nombre de centrales hidroeléctricas.
La energía potencial que tiene el agua tiene su origen en el sol, gracias al cual en la tierra es posible que el agua se mueva siguiendo un ciclo. El sol calienta el agua evaporándola, con lo que le hace ganar energía potencial la cual va perdiendo al caer en forma de lluvia y posteriormente al descender por los cauces de los ríos.
Las centrales hidroeléctricas transforman la energía potencial del agua embalsada en energía cinética del agua en movimiento. Cuando ésta energía llega a las turbinas y los alternadores se transforma en energía eléctrica. Las partes de una central hidráulica se pueden observar en la figura.
El agua llega a las turbinas por medio de tuberías. En las turbinas incide sobre los álabes y les imprime un giro a estos (el agua seguidamente se conduce hacia el río). Solidario al eje de la turbina gira el alternador y un generador. El generador es el que alimenta el circuito de excitación del alternador. En los terminales del alternador se genera una fuerza electromotriz que al conectar una carga aparece una corriente eléctrica alterna.
La corriente generada es de media tensión y alta intensidad, por lo que se utiliza transformadores para pasar a una corriente de alta tensión y baja intensidad y conseguir unas perdidas menores en el transporte a través de las líneas.
1.2.-Energía eólica
La energía eólica es aquella energía que se obtiene del aprovechamiento del movimiento del aire (viento).
Este tipo de energía tiene su origen en el sol. La radiación solar, al calentar de forma irregular el aire de la atmósfera hace que la temperatura varíe según las zonas. La diferencia de temperatura entre unas zonas y otras provoca el desplazamiento de masas de aire de un lugar a otro originándose el viento.
Los aerogeneradores transforman la energía del viento en energía eléctrica. Los aerogeneradores de eje horizontal son los más utilizadas debido a su desarrollo tecnológico y comercial. Para su funcionamiento necesitan mantenerse paralelos al viento para que este incida sobre las palas y haga girar el eje.
Aunque es una energía limpia se le atribuye cierto impacto medioambiental debido al ruido que originan las hélices al girar, a la alteración del paisaje y a los efectos sobre el vuelo de las aves ya que los parques eólicos se sitúan en las principales rutas migratorias.
1.3.-Energía solar
En el sol se producen reacciones de fusión nuclear que desprenden energía que se transmite al universo en forma de radiación. Una pequeña parte de ella llega a la tierra en forma de ondas electromagnéticas: rayos gamma, rayos ultravioleta, luz visible y rayos infrarrojos. Parte de estas radiaciones son filtradas por la atmósfera.
La tecnología actual permite la utilización de la energía solar de dos maneras: mediante el aprovechamiento térmico (transformación de la energía solar en calor) y por conversión fotovoltaica (transformación de la energía solar en energía eléctrica).
La transformación en energía eléctrica se realiza por medio de paneles fotovoltaicos, los cuales están compuesto de células de semiconductoras de silicio. Estas células transforman la energía solar directamente en corriente continua. Cada célula genera una tensión entre sus extremos de 0,7 voltios, por lo debemos de conectar estas células en serie para generar una tensión mayor y en paralelo para aumentar la intensidad. La corriente continua generada se debe de transformar a una corriente alterna de magnitud adecuada para poder conectarla a la red eléctrica.
1.4.-Energía de la biomasa
La biomasa son todos los vegetales, animales (acuáticos y terrestres), residuos agrícolas, forestales y algunos industriales (orines, heces, restos de alimentos, etc.).El tratamiento de la biomasa supone someterla a diferentes procesos que pueden clasificarse en:
Procesos físicos: Entre los procesos físicos destacan la compactación (reducir el volumen) y el secado para usarlo directamente como combustible.
Procesos bioquímicos: Los procesos bioquímicos básicos son la fermentación aerobia (para obtener alcoholes) y la fermentación anaerobia (produce metano).
Procesos térmicos: Entre los procesos térmicos podemos destacar la combustión directa de residuos forestales, la pirólisis o destilación seca por la que se obtiene gas y la gasificación o hidrogenización parcial para obtener hidrocarburos.
1.5.-Centrales térmicas
En estas centrales la energía mecánica para mover las turbinas procede de la energía térmica contenida en el vapor de agua a presión (debido al movimiento de las partículas de agua) tras su calentamiento en una gran caldera. El vapor de agua producido al calentar el agua se bombea a alta presión para que alcance 600ºC. Después y por medio de una red de tuberías este vapor entra en la turbina y la hace girar produciendo una energía mecánica que después se transforma en energía eléctrica. El combustible utilizado para producir vapor de agua determina el tipo de central térmica: de petróleo (fuel), de gas natural o de carbón.
1.6.-Centrales nucleares
Son centrales térmicas cuya caldera ha sido sustituida por un reactor nuclear. Este reactor produce vapor de agua liberando calor procedente de la fisión (rotura) de los núcleos atómicos de elementos radiactivos que se emplea para calentar el agua. La principal ventaja de las centrales nucleares es su rentabilidad en lo que se refiere a la producción de energía, sin embargo su principal inconveniente es la gestión y almacenamiento de los residuos radiactivos, así como los peligros que esto conlleva para la población.
2.-Definición de circuito eléctrico
Un átomo está compuesto por neutrones (sin carga eléctrica), protones (carga +) y electrones (carga -). Un circuito eléctrico es un recorrido por el cual circulan los electrones. Consta de los siguientes elementos: un generador que proporciona energía, un hilo conductor, un interruptor y un receptor (bombilla, motor, timbre, etc.). Se denomina corriente eléctrica a la circulación de electrones o carga eléctrica de forma continua por un circuito.
2.1.-Tipos de materiales
Según el comportamiento de los cuerpos ante una corriente eléctrica tenemos:
Conductores: Son aquellos materiales que tienen muchas cargas (e-) libres que pueden moverse libremente por el material y que por tanto tienen una resistividad muy baja. Por ejemplo los metales.
Aislantes: Las partículas cargadas están fuertemente ligadas a la molécula por lo que presenta una resistividad muy alta impidiendo el paso de la corriente eléctrica. Por ejemplo los plásticos.
Semiconductor: Son materiales con propiedades intermedias y cuya resistividad varía mucho con la temperatura.
La oposición que presenta un material al paso de la corriente eléctrica se denomina resistencia eléctrica. Los metales tienen una resistencia eléctrica casi nula, por eso conducen bien la electricidad, y los aislantes como el plástico y la madera no conducen apenas la electricidad, por eso son buenos aislantes.
2.2.-Elementos de un circuito y simbología
Los esquemas eléctricos son representaciones de circuitos reales usando la simbología.
2.3.-Magnitudes básicas
2.4.-Ley de Ohm
2.5.-Estructura de los circuitos
