Energía eléctrica

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Instalación de energía solar fotovoltaica sobre el tejado de una vivienda, para la producción de energía eléctrica.

Se denomina energía eléctrica a la forma de energía que resulta de la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite establecer una corriente eléctrica entre ambos cuando se los pone en contacto por medio de un conductor eléctrico. La energía eléctrica puede transformarse en muchas otras formas de energía, tales como la energía lumínica o luz, la energía mecánica y la energía térmica.

Corriente eléctrica[editar]

La energía eléctrica se manifiesta como corriente eléctrica, es decir, como el movimiento de cargas eléctricas negativas, o electrones, a través de un cable conductor metálico como consecuencia de la diferencia de potencial que un generador esté aplicando en sus extremos.

Cada vez que se acciona un interruptor, se cierra un circuito eléctrico y se genera el movimiento de electrones a través del cable conductor. Las cargas que se desplazan forman parte de los átomos de la sustancia del cable, que suele ser metálica, ya que los metales —al disponer de mayor cantidad de electrones libres que otras sustancias— son los mejores conductores de la electricidad. La mayor parte de la energía eléctrica que se consume en la vida diaria proviene de la red eléctrica a través de las tomas llamadas enchufes, a través de los que llega la energía suministrada por las compañías eléctricas a los distintos aparatos eléctricos —lavadora, radio, televisor, etc; que se desea utilizar, mediante las correspondientes transformaciones; por ejemplo, cuando la energía eléctrica llega a una enceradora, se convierte en energía mecánica, calórica y en algunos casos lumínica, gracias al motor eléctrico y a las distintas piezas mecánicas del aparato. Lo mismo se puede observar cuando funciona un secador de pelo o una estufa.

Fuentes de energía eléctrica[editar]

La energía eléctrica apenas existe libre en la Naturaleza de manera aprovechable. El ejemplo más relevante y habitual de esta manifestación son las tormentas eléctricas. La electricidad tampoco tiene una utilidad biológica directa para el ser humano, salvo en aplicaciones muy singulares, como pudiera ser el uso de corrientes en medicina (electroshock), resultando en cambio normalmente desagradable e incluso peligrosa, según las circunstancias. Sin embargo es una de las más utilizadas, una vez aplicada a procesos y aparatos de la más diversa naturaleza, debido fundamentalmente a su limpieza y a la facilidad con la que se la genera, transporta y convierte en otras formas de energía. Para contrarrestar todas estas virtudes hay que reseñar la dificultad que presenta su almacenamiento directo en los aparatos llamados acumuladores.

La generación de energía eléctrica se lleva a cabo mediante técnicas muy diferentes. Las que suministran las mayores cantidades y potencias de electricidad aprovechan un movimiento rotatorio para generar corriente continua en una dinamo o corriente alterna en un alternador. El movimiento rotatorio resulta a su vez de una fuente de energía mecánica directa, como puede ser la corriente de un salto de agua o la producida por el viento, o de un ciclo termodinámico. En este último caso se calienta un fluido, al que se hace recorrer un circuito en el que mueve un motor o una turbina. El calor de este proceso se obtiene mediante la quema de combustibles fósiles, reacciones nucleares y otros procesos.

La generación de energía eléctrica es una actividad humana básica, ya que está directamente relacionada con los requerimientos actuales del hombre. Todas la formas de utilización de las fuentes de energía, tanto las habituales como las denominadas alternativas o no convencionales, agreden en mayor o menor medida el ambiente, siendo de todos modos la energía eléctrica una de las que causan menor impacto.

Generación, distribución y comercialización[editar]

La generación puede ir relacionada con la distribución, salvo en el caso del autoconsumo.

Generación de energía eléctrica[editar]

Actualmente la energía eléctrica se puede obtener de distintos medios, que se dividen principalmente en:

  1. Centrales termoeléctricas solares
  2. Centrales solares fotovoltaicas
  3. Centrales eólicas
  4. Centrales hidroeléctricas
  5. Centrales geo-termoeléctricas
  • No renovables:
  1. Centrales nucleares
  2. Combustibles fósiles:
Centrales de ciclo combinado (quemadores de gas natural)
Centrales de turbo-gas

Fallos comunes en el suministro de energía eléctrica[editar]

Apagón eléctrico[editar]

Un corte de energía se define como una condición de tensión cero en la alimentación eléctrica que dura más de dos ciclos (40 ms). Puede ser causado por el encendido de un interruptor, un problema en la instalación del usuario, un fallo en la distribución eléctrica o un fallo de la red comercial. Esta condición puede llevar a la pérdida parcial o total de datos, corrupción de archivos y daño del hardware.

Durante la historia de la humanidad ha habido varios apagones eléctricos en el mundo, por varias causas, ya sean fallas humanas, por desperfectos en los equipos electrónicos, por sobrecarga, por corto circuito o por inclemencias del tiempo, pero también se han realizado algunos apagones intencionales, en el año 2007 y 2009, en protesta al cambio climático. Uno de los apagones más recordados de la historia fue el de Nueva York, el 9 de noviembre de 1965, además de haber paralizado a la metrópolis por 24 horas, es también muy recordado porque después de cumplirse nueve meses del apagón, hubo una cantidad de nacimientos más alta de lo normal. El más reciente ocurrió en Chile, que afectó a casi todo el país, poco después de los terremotos que azotaron a ese país.

Ruido eléctrico[editar]

El ruido eléctrico de línea se define como la Interferencia de Radio Frecuencia (RFI) e Interferencia Electromagnética (EMI) y causa efectos indeseables en los circuitos electrónicos de los sistemas informáticos.

Las fuentes del problema incluyen motores eléctricos, relés, dispositivos de control de motores, transmisiones de radiodifusión, radiación de microondas y tormentas eléctricas distantes.

RFI, EMI y otros problemas de frecuencia pueden causar errores o pérdida de datos almacenados, interferencia en las comunicaciones, bloqueos del teclado y del sistema.

Los picos de alta tensión ocurren cuando hay repentinos incrementos de tensión en pocos microsegundos. Estos picos normalmente son el resultado de la caída cercana de un rayo, pero pueden existir otras causas también. Los efectos en sistemas electrónicos vulnerables pueden incluir desde pérdidas de datos hasta deterioro de fuentes de alimentación y tarjetas de circuito de los equipos. Son frecuentes los equipos averiados por esta causa.

Tensiones[editar]

  • Una sobretensión tiene lugar cuando la tensión supera el 110 % del valor nominal. La causa más común es la desconexión o el apagado de grandes cargas en la red. Bajo esta condición, los equipos informáticos pueden experimentar pérdidas de memoria, errores en los datos, apagado del equipo y envejecimiento prematuro de componentes electrónicos.
  • Una caída de tensión comprende valores de tensión inferiores al 80 % o 85 % de la tensión normal durante un corto período. Las posibles causas son: encendido de equipamiento de gran magnitud o de motores eléctricos de gran potencia y la conmutación de interruptores principales de la alimentación (interna o de la usina). Una caída de tensión puede tener efectos similares a los de una sobretensión.
  • Un transitorio de tensión tiene lugar cuando hay picos de tensión de hasta 150.000 voltios con una duración entre 10 y 100 µs. Normalmente son causados por arcos eléctricos y descargas estáticas. Las maniobras de las usinas para corregir defectos en la red que generan estos transitorios, pueden ocurrir varias veces al día. Los efectos de transitorios de este tipo pueden incluir pérdida de datos en memoria, error en los datos, pérdida de los mismos y solicitaciones extremas en los componentes electrónicos.
  • Una variación de frecuencia involucra un cambio en la frecuencia nominal de la alimentación del equipo, normalmente estable en 50 o 60 Hz dependiendo esto de la ubicación geográfica. Este caso puede ser causado por el funcionamiento errático de grupos electrógenos o por inestabilidad en las fuentes de suministro eléctrico. Para equipos electrónicos sensibles, el resultado puede ser la corrupción de datos, apagado del disco duro, bloqueo del teclado y fallos de programas.

Consumo de energía y eficiencia energética[editar]

Contador doméstico de electricidad.

Los aparatos eléctricos cuando están funcionando generan un consumo de energía eléctrica en función de la potencia que tengan y del tiempo que estén en funcionamiento. En España, el consumo de energía eléctrica se contabiliza mediante un dispositivo precintado que se instala en los accesos a la vivienda, denominado contador, y que cada dos meses revisa un empleado de la compañía suministradora de la electricidad anotando el consumo realizado en ese período. El kilovatio hora (kWh) es la unidad de energía en la que se factura normalmente el consumo doméstico o industrial de electricidad. Equivale a la energía consumida por un aparato eléctrico cuya potencia fuese un kilovatio (kW) y estuviese funcionando durante una hora.

Ejemplo de factura de consumo de energía eléctrica en un periodo de dos meses (España, 2008)
Concepto Cálculo Valor
Potencia contratada 5,5 kW x 2 mesesx 1,642355 €/(kW • mes) 18,07 €
Coste consumo 966 kWh x 0,091437 €/kWh 88.33 €
Impuesto electricidad 106,40 € x 1,05113 x 4,864 % 5,44 €
Alquiler de contador 0,60 €/mes x 2 meses 1,20 €
Impuesto valor añadido (IVA) 16 % x suma anterior 18,09 €
Total factura 131,13 €
El refrigerador es el electrodoméstico de los hogares que consume más electricidad, por lo cual se debe hacer un uso racional del mismo para conseguir un buen ahorro.

Dado el elevado coste de la energía eléctrica y las dificultades que existen para cubrir la demanda mundial de electricidad y el efecto nocivo para el medio ambiente que supone la producción masiva de electricidad se impone la necesidad de aplicar la máxima eficiencia energética posible en todos los usos que se haga de la energía eléctrica.

La eficiencia energética es la relación entre la cantidad de energía consumida de los productos y los beneficios finales obtenidos. Se puede lograr aumentarla mediante la implementación de diversas medidas e inversiones a nivel tecnológico, de gestión y de hábitos culturales en la comunidad.[1]

Salud y electricidad[editar]

Señal de peligro eléctrico.

Se denomina riesgo eléctrico al riesgo originado por la energía eléctrica. Dentro de este tipo de riesgo se incluyen los siguientes:[2]

  • Choque eléctrico por contacto con elementos en tensión (contacto eléctrico directo), o con masas puestas accidentalmente en tensión (contacto eléctrico indirecto).
  • Quemaduras por choque eléctrico, o por arco eléctrico.
  • Caídas o golpes como consecuencia de choque o arco eléctrico.
  • Incendios o explosiones originados por la electricidad.

La corriente eléctrica puede causar efectos inmediatos como quemaduras, calambres o fibrilación, y efectos tardíos como trastornos mentales. Además puede causar efectos indirectos como caídas, golpes o cortes.

Los principales factores que influyen en el riesgo eléctrico son:[3]

  • La intensidad de corriente eléctrica.
  • La duración del contacto eléctrico.
  • La impedancia del contacto eléctrico, que depende fundamentalmente de la humedad, la superficie de contacto y la tensión y la frecuencia de la tensión aplicada.
  • La tensión aplicada. En sí misma no es peligrosa pero, si la resistencia es baja, ocasiona el paso de una intensidad elevada y, por tanto, muy peligrosa. La relación entre la intensidad y la tensión no es lineal debido al hecho de que la impedancia del cuerpo humano varía con la tensión de contacto.
  • Frecuencia de la corriente eléctrica. A mayor frecuencia, la impedancia del cuerpo es menor. Este efecto disminuye al aumentar la tensión eléctrica.
  • Trayectoria de la corriente a través del cuerpo. Al atravesar órganos vitales, como el corazón, pueden provocarse lesiones muy graves.

Los accidentes causados por la electricidad pueden ser leves, graves e incluso mortales. En caso de muerte del accidentado, recibe el nombre de electrocución.

En el mundo laboral los empleadores deberán adoptar las medidas necesarias para que de la utilización o presencia de la energía eléctrica en los lugares de trabajo no se deriven riesgos para la salud y seguridad de los trabajadores o, si ello no fuera posible, para que tales riesgos se reduzcan al mínimo.[2]

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. Agencia chilena de eficiencia energética. «La eficiencia energética». Consultado el 11/9/2011.
  2. a b Ministerio de la Presidencia, Real Decreto 614/2001, de 8 de junio, sobre disposiciones mínimas para la protección de la salud y seguridad de los trabajadores frente al riesgo eléctrico, BOE n.º 148 de 21-6-2001, España [20-1-2008]
  3. Pérez Gabarda, Luis (1995). «NTP 400: Corriente eléctrica: efectos al atravesar el organismo humano». INSHT, Ministerio de Trabajo y Asuntos Sociales, España. Consultado el 21 de enero de 2008.

Enlaces externos[editar]