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2 Que es la corriente electrica Como se genera la electricidad Tipo de coriente electrica Tipo de circuitos Lei de OH...
3La electricidad es la forma de energía más utilizada puedetrasmitirse a grandes distancias: puede almacenarse y sobretodo...
4La energía eléctrica se produce en los aparatos llamadosgeneradores o alternadores.Un generador consta, en su forma más s...
5Corriente continua (C.C.): a esta también se la conoce como corriente directa (C.D.)y su característica principal es que ...
6e denomina así el camino que recorre una corriente eléctrica. Este recorrido se iniciaen una de las terminales de una pil...
7Circuito con una ampolleta en paralelo con dos en serieCircuito con dos pilas en paralelo
8La ley de Ohm establece que la intensidad eléctrica que circula entre dos puntos de un circuito eléctricoes directamente ...
9CENTRALES HIDROELÉCTRICASLa función de una central hidroeléctrica es utilizar la energía potencial del aguaalmacenada y c...
10CENTRALES EÓLICAS Vientos locales: brisas marinasAunque los vientos globales son importantes en la determinación de los...
11que dan al norte en el hemisferios sur). Cuando las laderas y el aire próximo a ellasestán calientes la densidad del air...
12CENTRALES NUCLEARESCombustible nuclearSe llama combustible nuclear cualquier material que contiene núcleosfisionables y ...
13 El material combustible: normalmente e Uranio y/o Plutonio combinado con oxígeno paraformar un óxido o con otro materi...
14última que explica la presencia de carbón, petróleo o gas natural en la corteza terrestre.No obstante, lo que nos intere...
15CENTRALES TERMOELÉCTRICAS CLÁSICASSe denominan centrales termoeléctricas clásicas o convencionales aquellascentrales que...
16El vapor de agua a presión, por lo tanto, hace girar los álabes de la turbina generandoenergía mecánica. A su vez, el ej...
17La electricidad es fundamental para los usos cotidianos y seconsige de distintos modos: por agua , viento,nuclear,solar,...
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Electricidad y aplicaciones

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Electricidad y aplicaciones

  1. 1. 1
  2. 2. 2 Que es la corriente electrica Como se genera la electricidad Tipo de coriente electrica Tipo de circuitos Lei de OHM Centrales electricas Conclusion
  3. 3. 3La electricidad es la forma de energía más utilizada puedetrasmitirse a grandes distancias: puede almacenarse y sobretodose puede transformar en otras energías y viceversa.A influido en nuesta calidad de vida con avances tecnológicoscomo:iluminación de viviendas ,la TV, ordenadores , móviles ,reloges , coches , industrias y multitud de factores de nuestravida . Puede saberse comparándolo con el modo de vida de hace100 años.
  4. 4. 4La energía eléctrica se produce en los aparatos llamadosgeneradores o alternadores.Un generador consta, en su forma más simple de:o Una espira que gira impulsada por algún medio externo.o Un campo magnético uniforme, creado por un imán, en el seno del cual gira laespira anteriorA medida que la espira gira, el flujo magnético a través de ella cambia con el tiempo,induciéndose una fuerzaelectromotriz, y si existe un circuito externo, circulará unacorriente eléctrica.Para que un generador funcione, hace falta una fuente externa de energía (hidraúlica,térmica, nuclear, etc.) que haga que la bobina gire con una frecuencia deseada.
  5. 5. 5Corriente continua (C.C.): a esta también se la conoce como corriente directa (C.D.)y su característica principal es que los electrones o cargas siempre fluyen, dentro de uncircuito eléctrico cerrado, en el mismo sentido. Los electrones se trasladan del polonegativo al positivo de la fuente de FEM. Algunas de estas fuentes que suministrancorriente directa son por ejemplo las pilas, utilizadas para el funcionamiento deartefactos electrónicos. Otro caso sería el de las baterías usadas en los transportesmotorizados. Lo que se debe tener en cuenta es que las pilas, baterías u otrosdispositivos son los que crean las cargas eléctricas, sino que estas están presentes entodos los elementos presentes en la naturaleza. Lo que hacen estos dispositivos es poneren movimiento a las cargas para que se inicie el flujo de corriente eléctrica a partir de lafuerza electromagnética. Esta fuerza es la que moviliza a los electrones contenidos enlos cables de un circuito eléctrico. Los metales son los que permiten el mejor flujo decargas, es por esto que se los denomina conductores.
  6. 6. 6e denomina así el camino que recorre una corriente eléctrica. Este recorrido se iniciaen una de las terminales de una pila, pasa a través de un conducto eléctrico (cable decobre), llega a una resistencia (foco), que consume parte de la energía eléctrica;continúa después por el conducto, llega a un interruptor y regresa a la otra terminal dela pila.Los elementos básicos de un circuito eléctrico son: Un generador de corriente eléctrica,en este caso una pila; los conductores (cables o alambre), que llevan a corriente a unaresistencia foco y posteriormente al interruptor, que es un dispositivo de control.Todo circuito eléctrico requiere, para su funcionamiento, de una fuente de energía, eneste caso, de una corriente eléctrica.Tipos de circuitos eléctricosCircuito en serieCircuito en paraleloCircuito con un timbre en serie con dos ampolletas en paralelo
  7. 7. 7Circuito con una ampolleta en paralelo con dos en serieCircuito con dos pilas en paralelo
  8. 8. 8La ley de Ohm establece que la intensidad eléctrica que circula entre dos puntos de un circuito eléctricoes directamente proporcional a la tensión eléctrica entre dichos puntos, existiendo una constante deproporcionalidad entre estas dos magnitudes. Dicha constante de proporcionalidad es la conductanciaeléctrica, que es inversa a la resistencia eléctrica.La ecuación matemática que describe esta relación es:donde, I es la corriente que pasa a través del objeto en amperios, V es la diferencia depotencial de las terminales del objeto en voltios, G es la conductancia en siemens y R esla resistencia en ohmios (Ω). Específicamente, la ley de Ohm dice que la R en estarelación es constante, independientemente de la corriente.1Esta ley tiene el nombre del físico alemán Georg Ohm, que en un tratado publicado en1827, halló valores de tensión y corriente que pasaba a través de unos circuitoseléctricos simples que contenían una gran cantidad de cables. Él presentó una ecuaciónun poco más compleja que la mencionada anteriormente para explicar sus resultadosexperimentales. La ecuación de arriba es la forma moderna de la ley de Ohm.Esta ley se cumple para circuitos y tramos de circuitos pasivos que, o bien no tienencargas inductivas ni capacitivas (únicamente tiene cargas resistivas), o bien hanalcanzado un régimen permanente (véase también «Circuito RLC» y «Régimentransitorio (electrónica)»). También de un conductor puede ser influido por la tempera
  9. 9. 9CENTRALES HIDROELÉCTRICASLa función de una central hidroeléctrica es utilizar la energía potencial del aguaalmacenada y convertirla, primero en energía mecánica y luego en eléctrica.El esquema general de una central hidroeléctrica puede ser: Esquema CentralHidroeléctricaUn sistema de captación de agua provoca un desnivel que origina una cierta energíapotencial acumulada. El paso del agua por la turbina desarrolla en la misma unmovimiento giratorio que acciona el alternador y produce la corriente eléctrica.
  10. 10. 10CENTRALES EÓLICAS Vientos locales: brisas marinasAunque los vientos globales son importantes en la determinación de los vientosdominantes de un área determinada, las condiciones climáticas locales pueden influir enlas direcciones de vientos más comunes.Los vientos locales siempre se superponen en los sistemas eólicos a más gran escala,esto es, la dirección del viento es influenciada por la suma de los efectos global y local.Cuando los vientos a más gran escala son suaves, los vientos locales pueden dominarlos regímenes de viento.Brisas marinasDurante el día la tierra se calienta más rápidamente que elmar por efecto del sol.El aire sube, circula hacia el mar, y crea una depresión anivel del suelo que atrae al aire frío del mar. Esto es lo quese llama brisa marina. A menudo hay un periodo de calmaal anochecer, cuando las temperaturas del suelo y del marse igualan.Durante la noche los vientos soplan en sentido contrario.Normalmente durante la noche la brisa terrestre tienevelocidades inferiores, debido a que la diferencia detemperaturas entre la tierra y el mar es más pequeña.El conocido monzón del sureste asiático es en realidad unaforma a gran escala de la brisa marina y la brisa terrestre,variando su dirección según la estación, debido a que latierra se calienta o enfría más rápidamente que el mar. Vientos locales: vientos de montañaLas regiones montañosas muestran modelos de clima muy interesantes.Un ejemplo es el viento del valle que se origina en las laderas que dan al sur (o en las
  11. 11. 11que dan al norte en el hemisferios sur). Cuando las laderas y el aire próximo a ellasestán calientes la densidad del aire disminuye, y el aire asciende hasta la cima siguiendola superficie de la ladera. Durante la noche la dirección del viento se invierte,convirtiéndose en un viento que fluye ladera abajo. Si el fondo del valle está inclinado,el aire puede ascender y descender por el valle; este efecto es conocido como viento decañón.Los vientos que soplan en las laderas a sotavento pueden ser bastante potentes.Ejemplos de ello son: El Fhon de los Alpes en Europa, el Chinook en las MontañasRocosas y el Zonda en los Andes.Ejemplos de otros sistemas de vientos locales son el Mistral, soplando a lo largo delvalle del Rhone hasta el Mar Mediterráneo, y el Sirocco, un viento del sur provenientedel Sahara que sopla hacia el Mar Mediterráneo. Los aerogeneradores desvían el vientoUn aerogenerador desviará el viento antes incluso de que el viento llegue al plano delrotor. Esto significa que nunca seremos capaces de capturar toda la energía que hay enel viento utilizando un aerogenerador.En la imagen de arriba tenemos el viento que viene desde la derecha y usamos unmecanismo para capturar parte de la energía cinética que posee el viento (en este casousamos un rotor de tres palas, aunque podría haberse tratado de cualquier otromecanismo).
  12. 12. 12CENTRALES NUCLEARESCombustible nuclearSe llama combustible nuclear cualquier material que contiene núcleosfisionables y puede emplearse en un reactor nuclear para que en él sedesarrolle una reacción nuclear en cadena.Según esto el uranio es un combustible nuclear, como tambiénlo es el óxido de uranio.En el primer caso nos referimos a un elemento químico,algunos de cuyos isótopos son fisionables; en el segundo, a uncompuesto químico determinado que contiene tales isótopos.Entendemos por isótopos fisionables aquellos núcleos susceptibles de experimentarfisión. Para hablar con precisión, sería necesario especificar la energía de los neutronesque pueden hacer fisionar dichos isótopos; por ejemplo, el U-238 no es fisionable porlos neutrones térmicos (baja velocidad), pero si por los rápidos, aunque con pequeñasección eficaz. Normalmente, y a no ser que se hagan mayores precisiones, sueleentenderse por isótopo fisionable cualquier núcleo que fisiona por la acción de losneutrones térmicos.El único isótopo fisionable por neutrones térmicos que existe en la naturaleza es el U-235. Se encuentra en una proporción del 0711% en el uranio natural.Hay otros isótopos fisionables que no existen en la naturaleza pero que puedenobtenerse artificialmente. Los principales son: El uranio-233, que se obtiene por captura de un neutrón por un núcleo de torio-232. El núcleointermedio formado sufre dos desintegraciones beta, dando lugar al mencionado U-233. El plutonio-239: Aunque han podido detectarse trazas de él, se considera que no es un isótoponatural. Se forma en la captura de un neutrón por un núcleo de uranio-238, seguida de dosemisiones beta. El plutonio-241: Tiene menor importancia que los anteriores. Se forma por la captura de unneutrón por el Pu-240, el cual procede a su vez, de la captura de un neutrón por un núcleo dePu-239.La obtención de los dos primeros isótopos, el U-233 y el Pu-239, se puede realizar enlos propios reactores nucleares, si introducimos en los mismos núcleos de torio-232 yuranio-238, que son los átomos que por captura de un neutrón dan lugar a los isótoposfisionables. Este material se llama material fertil>.Elementos combustiblesLos elementos combustibles son los responsables de producir energía en los Reactores Nucleares,generando calor durante dicho prceso como cualquier otro tipo de combustibleLos Elementos Combustibles están formados normalmente, por:
  13. 13. 13 El material combustible: normalmente e Uranio y/o Plutonio combinado con oxígeno paraformar un óxido o con otro material para formar una aleación. Las vainas: normalmente aleaciones metálicas (de Zirconio, Aluminio, etc) que encierranherméticamente al material combustible para evitar que se escapen los productos (la mayoríagases) formados durante las reacciones nucleares. Materiales estructurales: son también aleaciones metálicas (de Zirconio, Aluminio y/o aceros)que sirven para dar una estructura geométrica al conjunto permitiendo así que la remoción delcalor generado sea extraido con facilidad por el líquido refrigerante (normalmente agua) que semueve a través de ellosCENTRALES SOLARES Energía SolarEl Sol es un gigantesco reactor nuclear. En efecto es una enorme esferagaseosa (con una masa 330.000 veces mayor que la de la Tierra), formadofundamentalmente por Helio, Hidrógeno y Carbono, en el seno de la cualse producen continuas reacciones nucleares de fusión, es decir, reaccionesmediante las cuales se unen los núcleos de dos átomos de hidrógeno paraformar un núcleo de helio, liberando en dicho proceso una gran cantidadde energía.De la enorme cantidad de energía que emite constantemente el Sol, unaparte llega a la atmósfera terrestre en forma de radiación solar. De ella,un tercio es enviada de nuevo al espacio a consecuencia de los procesosde refracción y reflexión que tienen lugar en la atmósfera de la Tierra. Delos dos tercios restantes, una parte es absorbida por las distintas capasatmosférica que rodean el globo terráqueo. El resto llega efectivamente ala superficie de la Tierra por dos vías: directamente, es decir, incidiendosobre los objetivos iluminados por el Sol; e indirectamente, como reflejode la radiación solar que es absorbida por el polvo y el aire. La primerarecibe el nombre de radiación directa y a la segunda se le llama radiacióndifusa.Por otro lado, la energía emitida por el Sol no llega a la Tierra de manera uniforme.Varía según la hora del día, según la inclinación estacional del globo terráqueo respectodel Sol, según las distintas zonas de la superficie terrestre, etc., debido a losmovimientos de la Tierra y a la absorción de la radiación solar por parte de la atmósfera.En definitiva, se ha calculado que la energía por unidad de tiempo que recibe del Soluna superficie situada a nivel del mar es de unos 1.353 vatios por metro cuadrado.Conviene tener en cuenta, por otro lado, que la energía solar tiene una importanciadirecta y esencial en la generación de diversas energía renovables. Así, la absorción dela energía solar por parte de las plantas -el proceso fotosintético- da lugar a la biomasa.La energía eólica, la energía mareomotriz, etc., tienen también su origen en los efectosde la radiación solar sobre la Tierra. Por otro lado la energía solar es incluso la causa
  14. 14. 14última que explica la presencia de carbón, petróleo o gas natural en la corteza terrestre.No obstante, lo que nos interesa tratar en estas páginas son otras vías deaprovechamiento de la energía solar.Su utilización presenta una serie de características muy particulares. Ante todo, se tratade una energía procedente de una fiente gratuita (la radiación solar) e inagotable aescala humana (se calcula que el Sol tiene unos 6.000 millones de años de existencia yque ésta se prolongará por otros tantos millones de años más).Pero, aparte de estas dos características bien conocidas, la energía solar presenta laventaja de que posee, además, una alta calidad energética, ya que mediante laconcentración de la radiación solar pueden alcanzarse temperaturas de hasta 3.000ºC,que permiten en principio poner en marcha ciclos termodinámicos con rendimientossuperiores a los que presentan los ciclos de las centrales convencionales (de carbón ofuel).Frente a estas grandes ventajas, la energía solar plantea algunos serios inconvenientespara su aprovechamiento. Por un lado, es una energía que llega a la Tierra de manerasemialeatroia y dispersa. Por otro, no puede ser almacenada directamente, sino queexige ser transformada de inmediato en otra forma de energía (calor, electricidad).Pero posiblemente sus inconvenientes principales vengan por el lado económico ytecnológico. Para poder aprovechar a gran escala la energía solar es preciso utilizarsistemas de captación de grandes superficies por lo que la inversión inicial en unaprovechamiento de energía solar resulta aún muy elevada y costosa. Los Sistemas de Aprovechamiento de la Energía SolarEn la actualidad, la energía solar está siendo aprovechada para fines energéticos através de dos vías basadas en principios físicos diferentes.Por un lado la vía térmica. Los sistemas que adoptan esta vía absorben la energía solary la transforman en calor.Por otro lado, la vía fotovoltaica. Este permite la transformación directa de la energíasolar en energía eléctrica mediante las llamadas "células solares" o "célulasfotovotaicas". Dichas células hacen posible la producción de electricidad a partir de laradiación solar merced al efecto fotovoltaico, un efecto por el que se transformadirectamente la energía luminosa en energía eléctrica y que se produce cuando laradiación solar entra en contacto con un material semiconductor cristalino.Los sistemas basados en la vía térmica también pueden hacer posible elaprovechamiento de la energía solar en forma de energía eléctrica, pero siguinedo unmétodo que podriamos llamar "indirecto". En efecto, algunos de estos sistemasabsorben la energía solar en forma de calor mediante un captor térmico y después latransforman en electricidad mediante una máquina termodinámica.
  15. 15. 15CENTRALES TERMOELÉCTRICAS CLÁSICASSe denominan centrales termoeléctricas clásicas o convencionales aquellascentrales que producen energía eléctrica a partir de la combustión de carbón, fuelóil ogas en una caldera diseñada al efecto. El apelativo de "clásicas" o "convencionales"sirve para diferenciarlas de otros tipos de centrales termoeléctricas (nucleares y solares,por ejemplo), las cuales generan electricidad a partir de un ciclo termodinámico, peromediante fuentes energéticas distintas de los combustibles fósiles empleados en laproducción de energía eléctrica desde hace décadas y, sobre todo, con tecnologíasdiferentes y mucho mas recientes que las de las centrales termoeléctricas clásicas.Independientemente de cuál sea el combustible fósil que utilicen (fuel-oil, carbón ogas), el esquema de funcionamiento de todas las centrales termoeléctricas clásicas esprácticamente el mismo. Las únicas diferencias consisten en el distinto tratamientoprevio que sufre el combustible antes de ser inyectado en la caldera y en el diseño de losquemadores de la misma, que varían según sea el tipo de combustible empleado.Una central termoeléctrica clásica posee, dentro del propio recinto de la planta, sistemasde almacenamiento del combustible que utiliza (parque de carbón, depósitos de fuel-oil)para asegurar que se dispone permenentemente de una adecuada cantidad de éste. Si setrata de una central termoeléctrica de carbón (hulla, antracita, lignito,...) es previamentetriturado en molinos pulverizadores hasta quedar convertido en un polvo muy fino parafacilitar su combustión. De los molinos es enviado a la caldera de la central mediantechorro de aire precalentado.Si es una central termoeléctrica de fuel-oil, éste es precalentado para que fluidifique,siendo inyectado posteriormente en quemadores adecuados a este tipo de combustible.Si es una central termoeléctrica de gas los quemadores están asimismo concebidosespecialmente para quemar dicho combustible.Hay, por último, centrales termoeléctricas clásicas cuyo diseño les permite quemarindistintamente combustibles fósiles diferentes (carbón o gas, carbón o fuel-oil, etc.).Reciben el nombre de centrales termoeléctricas mixtas.Una vez en la caldera, los quemadores provocan la combustión del carbón, fuel-oil ogas, generando energía calorífica. Esta convierte a su vez, en vapor a alta temperatura elagua que circula por una extensa red formada por miles de tubos que tapizan las paredesde la caldera. Este vapor entre a gran presión en la turbina de la central, la cual constade tres cuerpos -de alta, media y baja presión, respectivamente- unidos por un mismoeje.En el primer cuerpo (alta presión) hay centenares de álabes o paletas de pequeñotamaño. El cuerpo a media presión posee asimismo centenares de álabes pero de mayortamaño que los anteriores. El de baja presión, por último, tiene álabes aún más grandesque los precedentes. El objetivo de esta triple disposición es aprovechar al máximo lafuerza del vapor, ya que este va perdiendo presión progresivamente, por lo cual losálabes de la turbina se hacen de mayor tamaño cuando se pasa de un cuerpo a otro de lamisma., Hay que advertir, por otro lado, que este vapor, antes de entrar en la turbina, hade ser cuidadosamente deshumidificado. En caso contrario, las pequeñísimas gotas deagua en suspensión que transportaría serían lanzadas a granvelocidad contra los álabes,actuando como si fueran proyectiles y erosionando las paletas hasta dejarlas inservibles.
  16. 16. 16El vapor de agua a presión, por lo tanto, hace girar los álabes de la turbina generandoenergía mecánica. A su vez, el eje que une a los tres cuerpos de la turbina (de alta,media y baja presión) hace girar al mismo tiempo a un alternador unido a ella,produciendo así energía eléctrica. Esta es vertida a la red de transporte a alta tensiónmediante la acción de un transformador.Por su parte, el vapor -debilitada ya su presión- es enviado a unos condensadores. Allíes enfriado y convertido de nuevo en agua. Esta es conducida otra vez a los tubos quetapizan las paredes de la caldera, con lo cual el ciclo productivo puede volver ainiciarse.
  17. 17. 17La electricidad es fundamental para los usos cotidianos y seconsige de distintos modos: por agua , viento,nuclear,solar,térmica sin ellos no podríamos hacer tareas tan sencillascomo encender la luz o ver la televisión ya que sin ellos nopodríamos hacer nada

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