El mundo actual tal como lo conocemos no se entendería sin la electricidad. No sería nada fácil encontrar un lugar donde de una forma u otra no está presente. Pero: ¿Te has preguntado amable lector que es la electricidad? Te invito a acompañarme en este artículo de difusión y espero que te sea interesante.
¿Qué es la electricidad?
La electricidad es una forma de energía que se produce por la existencia y movimiento de partículas cargadas eléctricamente, como los electrones. Los electrones tienen una carga negativa y se mueven en torno a los núcleos de los átomos que forman los materiales conductores como los metales.
Cuando los electrones se mueven de un átomo a otro, producen un flujo de carga eléctrica que se puede utilizar para realizar una variedad de tareas, como encender una bombilla, cargar un teléfono móvil o alimentar grandes máquinas industriales.
La electricidad puede ser producida de diferentes maneras, incluyendo la generación de energía eléctrica en centrales térmicas, nucleares, hidroeléctricas, solares, eólicas, entre otras. Además, la electricidad se puede almacenar en baterías y otros dispositivos de almacenamiento para su uso posterior.
La electricidad es una forma de energía muy versátil y es utilizada en casi todos los aspectos de la vida moderna. Sin embargo, también puede tener impactos ambientales significativos, lo que ha llevado a la búsqueda de fuentes de energía más sostenibles y renovables.
Tipos de electricidad
Básicamente existen tres tipos de electricidad atendiendo a como se conducen las cargas eléctricas:
La Corriente continua (CC) es un tipo de electricidad en la que la corriente fluye en una sola dirección. Este tipo de electricidad se utiliza en sistemas electrónicos, baterías, motores eléctricos y otros dispositivos de baja potencia.
La corriente continua (CC) es un tipo de electricidad en el que la corriente eléctrica fluye en una sola dirección constante. En una corriente continua, los electrones se mueven siempre en la misma dirección desde el polo negativo hacia el polo positivo de una batería o fuente de alimentación. La magnitud de la corriente continua se mide en amperios (A) y su polaridad se indica como positiva o negativa en función de la dirección del flujo de la corriente.
La corriente continua se utiliza en una variedad de aplicaciones, como en sistemas electrónicos de baja potencia, motores eléctricos de CC, baterías, luces de emergencia, entre otros. Los dispositivos que utilizan corriente continua suelen requerir un suministro constante y estable de energía eléctrica.
La corriente continua también se utiliza en aplicaciones de soldadura, galvanoplastia, y en la carga de baterías. Sin embargo, la transmisión de energía eléctrica a larga distancia es más eficiente mediante corriente alterna (CA), por lo que la mayoría de los sistemas de transmisión de energía eléctrica a gran escala utilizan corriente alterna.
La corriente alterna (CA) es un tipo de electricidad en el que la dirección de la corriente eléctrica cambia de manera periódica y oscila en un patrón sinusoidal. La corriente alterna se utiliza en la transmisión y distribución de energía eléctrica a través de la red eléctrica y es el tipo de electricidad que se suministra a hogares y negocios.
En la corriente alterna, la magnitud de la corriente eléctrica y la tensión cambian de manera cíclica y se miden en amperios (A) y voltios (V) respectivamente. En la mayoría de los países, la corriente alterna cambia de dirección 50 o 60 veces por segundo, lo que se conoce como frecuencia de la red eléctrica.
La corriente alterna es más eficiente para la transmisión de energía eléctrica a larga distancia que la corriente continua, ya que la tensión se puede aumentar o disminuir mediante transformadores para adaptarse a la distancia y el tamaño de la carga eléctrica. Además, la corriente alterna es más segura para los humanos que la corriente continua de alta tensión.
La corriente alterna se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones, como iluminación, electrodomésticos, motores eléctricos de CA, equipos de aire acondicionado, entre otros. La mayoría de los dispositivos electrónicos que se utilizan en hogares y negocios funcionan con corriente alterna.
La electricidad estática es un tipo de electricidad que se produce cuando hay una carga eléctrica desequilibrada en un objeto. Esto ocurre cuando los electrones se acumulan en un objeto y no tienen una forma fácil de escapar. La electricidad estática se puede generar por fricción, contacto o separación de materiales que tienen diferentes propiedades eléctricas.
Un ejemplo común de electricidad estática es cuando se frota un globo en el cabello y el globo adquiere una carga eléctrica negativa, lo que le permite atraer pequeños objetos, como pedazos de papel, debido a la fuerza de la electricidad estática.
La electricidad estática también puede ser perjudicial en ciertas situaciones. Por ejemplo, en entornos industriales, puede generar chispas que pueden causar incendios o explosiones si se produce en áreas donde hay gases o líquidos inflamables. Por esta razón, en los entornos de trabajo se toman medidas de seguridad para controlarla, como la conexión a tierra de los equipos, la utilización de ropa antiestática y la instalación de dispositivos de eliminación de electricidad estática.
Sin embargo también se utiliza en algunas aplicaciones, como en la impresión por transferencia electrostática, la pintura en polvo electrostática, y la eliminación de partículas de polvo en la industria electrónica y de semiconductores.
Electricidad y magnetismo
La electricidad y el magnetismo están estrechamente relacionados y se complementan entre sí en el estudio del electromagnetismo. La interacción entre cargas eléctricas en movimiento y campos magnéticos es la base de la comprensión de esta relación.
Cuando una carga eléctrica se mueve, genera un campo magnético a su alrededor. Por otro lado, cuando un campo magnético cambia, se genera un campo eléctrico en su entorno. Este fenómeno se conoce como la Ley de Faraday de la inducción electromagnética.
La relación entre electricidad y magnetismo se evidencia en una amplia variedad de aplicaciones prácticas. Por ejemplo, los motores eléctricos utilizan imanes para generar un campo magnético y convertir la energía eléctrica en energía mecánica. Asimismo, los generadores eléctricos utilizan la inducción electromagnética para convertir la energía mecánica en energía eléctrica.
Además, los campos magnéticos se utilizan en la tecnología de almacenamiento de información, como en los discos duros de las computadoras, en las tarjetas de crédito, y en las bandas magnéticas de las cintas de audio y video. La resonancia magnética es otra aplicación práctica de la relación entre electricidad y magnetismo, donde se utiliza un campo magnético para obtener imágenes detalladas del cuerpo humano.
En resumen, la relación entre electricidad y magnetismo es fundamental en el estudio del electromagnetismo, y es la base de muchas aplicaciones prácticas en la tecnología y la industria.
Unidades eléctricas
Las unidades eléctricas son las medidas utilizadas para describir las propiedades eléctricas, como la corriente, el voltaje, la resistencia, la capacitancia y la inductancia.
Algunas de las unidades eléctricas más comunes son:
- El voltio (V): es la unidad de medida del voltaje o diferencia de potencial eléctrico. Un voltio es la cantidad de energía necesaria para mover un electrón a través de un conductor que tenga una resistencia de un ohmio.
- El amperio (A): es la unidad de medida de la corriente eléctrica. Un amperio es la cantidad de carga eléctrica que fluye a través de un conductor en un segundo.
- El ohmio (Ω): es la unidad de medida de la resistencia eléctrica. Un ohmio es la cantidad de resistencia que se opone al flujo de corriente eléctrica.
- El faradio (F): es la unidad de medida de la capacitancia eléctrica. Un faradio es la cantidad de carga eléctrica que se puede almacenar en un capacitor o condensador por cada voltio de diferencia de potencial.
- El henrio (H): es la unidad de medida de la inductancia eléctrica. Un henrio es la cantidad de energía magnética almacenada en una bobina por cada amperio de corriente que fluye a través de ella.
Además de estas unidades, hay muchas otras unidades eléctricas, incluyendo el vatio (W) para la potencia eléctrica, el coulomb (C) para la carga eléctrica, el julio (J) para la energía eléctrica y el tesla (T) para la intensidad de campo magnético. Cada una de estas unidades se utiliza para describir diferentes propiedades eléctricas y magnéticas en distintos contextos.
El kilovatio hora (kWh) es una unidad de medida de energía eléctrica. Un kilovatio hora es igual a la cantidad de energía consumida por un dispositivo eléctrico con una potencia de un kilovatio (1000 vatios) durante una hora.
El kilovatio hora se utiliza como unidad común de medida para la facturación de energía eléctrica en hogares y empresas. La cantidad de kilovatios hora consumidos se multiplica por el precio del kilovatio hora para determinar el costo total de la energía eléctrica consumida.
Por ejemplo, si un dispositivo eléctrico de 1000 vatios se utiliza durante 2 horas, se habrán consumido 2 kilovatios hora (kWh) de energía eléctrica. Si el precio del kilovatio hora pongamos que es de 0.15€, el costo total de la energía eléctrica consumida sería de 0.30€.
Es importante tener en cuenta que el kilovatio hora se refiere a la cantidad de energía consumida, no a la potencia eléctrica. La potencia eléctrica se mide en kilovatios (kW) y se utiliza para describir la cantidad de energía que un dispositivo eléctrico puede consumir o producir en un momento dado.
Alta tensión-baja tensión
La alta tensión y la baja tensión son términos que se utilizan para describir la magnitud del voltaje en un sistema eléctrico.
La baja tensión se refiere a voltajes eléctricos que se sitúan generalmente por debajo de los 1000 voltios, como los que se utilizan en las redes eléctricas de distribución de energía en hogares y empresas. La baja tensión es relativamente segura para los seres humanos y los dispositivos eléctricos de uso común.
Por otro lado, la alta tensión se refiere a voltajes eléctricos que superan los 1000 voltios, como los que se utilizan en las redes de transmisión de energía eléctrica a larga distancia. La alta tensión es peligrosa para los seres humanos y requiere medidas especiales de seguridad para su manejo.
Las redes de alta tensión se utilizan para transportar grandes cantidades de energía eléctrica a largas distancias, mientras que las redes de baja tensión se utilizan para suministrar energía eléctrica a hogares y empresas. Las redes de alta tensión también se utilizan en aplicaciones industriales y de alta potencia, como las líneas de alta tensión que suministran energía eléctrica a las fábricas y plantas de producción.
Es importante tener en cuenta que la elección entre alta o baja tensión depende del uso específico que se le dará a la energía eléctrica y de las características del sistema eléctrico en cuestión. En general, los sistemas de alta tensión son más eficientes para transportar grandes cantidades de energía a largas distancias, mientras que los sistemas de baja tensión son más seguros y adecuados para el suministro de energía eléctrica a hogares y empresas.
Generación de electricidad
La generación de electricidad es el proceso mediante el cual se produce a partir de diferentes fuentes de energía. Existen varias formas de generarla, cada una con sus propias características y tecnologías asociadas. Aquí te proporcionaré una descripción general de algunas de las principales fuentes de generación de electricidad:
- Energía térmica: La generación de electricidad mediante energía térmica se basa en la producción de vapor o gas caliente que hace girar turbinas conectadas a generadores eléctricos. Los combustibles fósiles, como el carbón, el petróleo y el gas natural, son los más comunes en este tipo de generación. Sin embargo, también se utiliza la biomasa y los residuos sólidos urbanos como fuentes de energía térmica.
- Energía hidroeléctrica: Este método aprovecha la energía cinética o potencial del agua para generar electricidad. Las centrales hidroeléctricas utilizan presas para almacenar agua en embalses y luego liberarla en forma controlada, permitiendo que fluya a través de turbinas que están conectadas a generadores eléctricos. La energía de las corrientes de agua impulsa las turbinas y se convierte en electricidad.
- Energía nuclear: La energía nuclear se genera a través de reacciones nucleares en reactores nucleares. En estos reactores, el calor generado por la fisión nuclear se utiliza para producir vapor, que a su vez hace girar turbinas conectadas a generadores eléctricos. La energía nuclear es una fuente de generación de electricidad basada en la fisión de átomos, y se obtiene a partir de elementos como el uranio y el plutonio.
- Energía eólica: La energía eólica se obtiene del viento. Los aerogeneradores capturan la energía cinética del viento y la convierten en electricidad. Las palas de los aerogeneradores giran cuando el viento sopla sobre ellas, y ese movimiento se transmite a un generador eléctrico. La energía eólica es una fuente de generación de electricidad renovable y cada vez más utilizada en todo el mundo.
- Energía solar: La energía solar se obtiene directamente del sol mediante el uso de paneles solares. Estos paneles convierten la luz solar en electricidad a través del efecto fotovoltaico. Cuando los fotones de la luz solar golpean las células fotovoltaicas en los paneles solares, se generan corrientes eléctricas. La energía solar es otra fuente renovable de generación de electricidad que ha experimentado un rápido crecimiento en los últimos años.
Además de estas fuentes mencionadas, también existen otras tecnologías emergentes y en desarrollo, como la energía de biomasa, la geotérmica y la mareomotriz, que contribuyen a la generación de electricidad en menor medida, pero tienen su importancia en regiones específicas o como complemento a las fuentes principales.
Es importante destacar que la generación de electricidad puede tener impactos ambientales y socioeconómicos significativos. Por lo tanto, el desarrollo de tecnologías de generación de electricidad sostenibles y respetuosas con el medio ambiente es un objetivo importante en la actualidad.
Pilas y baterías
Las baterías son dispositivos electroquímicos que convierten la energía química almacenada en sus componentes en energía eléctrica utilizable. Las baterías son ampliamente utilizadas en una variedad de aplicaciones, desde dispositivos electrónicos portátiles hasta automóviles eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía para redes eléctricas.
Las baterías están compuestas por uno o más celdas electroquímicas, que contienen dos electrodos (un ánodo y un cátodo) separados por un electrolito. Durante la descarga, los electrones fluyen desde el ánodo al cátodo a través de un circuito externo, produciendo corriente eléctrica. Durante la carga, el proceso se invierte y los electrones fluyen del cátodo al ánodo.
Existen muchos tipos diferentes de baterías, que varían en su química, tamaño, forma, capacidad y voltaje. Algunos ejemplos incluyen las baterías de plomo-ácido, las baterías de iones de litio, las baterías de níquel-cadmio y las baterías de hidrógeno. Cada tipo de batería tiene sus propias ventajas y desventajas, y se utiliza en diferentes aplicaciones según sus características específicas.
Las pilas son dispositivos electroquímicos similares a las baterías, pero generalmente se utilizan en aplicaciones más pequeñas y de menor duración, como en dispositivos electrónicos portátiles y juguetes.
Las pilas se componen de una celda electroquímica que convierte la energía química en energía eléctrica. Al igual que en las baterías, las pilas tienen un ánodo y un cátodo separados por un electrolito. Durante el uso, los electrones fluyen del ánodo al cátodo a través de un circuito externo, produciendo corriente eléctrica. En las pilas primarias, este proceso no se puede invertir y una vez que se agota la energía de la pila, debe ser desechada. En cambio, en las pilas secundarias, como las pilas recargables, el proceso de carga y descarga se puede invertir mediante la aplicación de una corriente eléctrica externa.
Hay muchos tipos diferentes de pilas, que varían en tamaño, forma, química y capacidad. Algunos ejemplos comunes incluyen las pilas alcalinas, las pilas de litio, las pilas de óxido de plata y las pilas de níquel-cadmio. Al igual que con las baterías, cada tipo de pila tiene sus propias ventajas y desventajas, y se utiliza en diferentes aplicaciones según sus características específicas.
Si has llegado hasta aquí, espero que este resumido recorrido por algunos de los aspectos de la electricidad te haya sido ameno, útil e interesante. Gracias por leerme.
 Albert Mesa Rey es de formación Diplomado en Enfermería y Diplomado Executive por C1b3rwall Academy 2022. Soldado Enfermero de 1ª (rvh) y Clinical Research Associate (jubilado). Escritor y divulgador. Actualmente director del diario digital «Benemérita al día» del Círculo Ahumada – Amigos de la Guardia Civil . |
