¿Qué es la electricidad?La energía eléctrica se ha convertido en parte de nuestra vida diaria. Sin ella, difícilmente podríamos imaginarnos los niveles de progreso que el mundo ha alcanzado, pero ¿qué es la electricidad, cómo se produce y cómo llega a nuestros hogares?
Se sabe que la energía puede ser conducida de un lugar o de un objeto a otro (conducción). Eso mismo ocurre con la electricidad. Es válido hablar de la “corriente eléctrica”, pues a través de un elemento conductor, la energía fluye y llega a nuestras lámparas, televisores, refrigeradores y demás equipos domésticos que la consumen.
También conviene tener presente que la energía eléctrica que utilizamos está sujeta a distintos procesos de generación, transformación, transmisión y distribución, ya que no es lo mismo generar electricidad mediante combustibles fósiles que con energía solar o nuclear. Tampoco es lo mismo transmitir la electricidad generada por pequeños sistemas eólicos y/o fotovoltaicos que la producida en las grandes plantas hidroeléctricas, que debe ser llevada a cientos de kilómetros de distancia y a muy altos voltajes.
Pero ¿qué es la electricidad? Toda la materia está compuesta átomos y estos por partículas más pequeñas, una de las cuales es el electrón. Un modelo muy utilizado para ilustrar la conformación del átomo lo representa con los electrones girando en torno al núcleo del átomo, como lo hace la Luna alrededor de la Tierra.
El núcleo del átomo esta integrado por neutrones y protones. Los electrones tienen una carga negativa, los protones una carga positiva y los neutrones, como su nombre lo indica, son neutros: carecen de carga positiva o negativa.
Ahora bien, algunos tipos de materiales están compuestos por átomos que pierden fácilmente sus electrones, y éstos pueden pasar de un átomo a otro. En términos sencillos, la electricidad no es otra cosa que electrones en movimiento. Así, cuando éstos se mueven entre los átomos de la materia, se crea una corriente de electricidad. Es lo que sucede en los cables que llevan la electricidad a su hogar: a través de ellos van pasando los electrones, y lo hacen casi a la velocidad de la luz.
Sin embargo, es conveniente saber que la electricidad fluye mejor en unos materiales que en otros. Por ejemplo, la resistencia que un cable ofrece al paso de la corriente eléctrica depende y se mide por su grosor, longitud y el metal del que está hecho. A menor resistencia del cable, mejor será la conducción de la electricidad en el mismo. El oro, la plata, el cobre y el aluminio son excelentes conductores de electricidad. Los dos primeros resultarían demasiado caros para ser utilizados en los millones de kilómetros de líneas eléctricas que existen en el planeta; de ahí que el cobre sea utilizado más que cualquier otro metal en las instalaciones eléctricas.
La fuerza eléctrica que “empuja” los electrones es medida en voltios. Actualmente se utiliza energía eléctrica de 110 voltios en nuestros hogares, pero en la industria y otras actividades se emplean, en ciertos casos, 220 voltios e incluso voltajes superiores para mover maquinaria y grandes equipos. En países europeos lo normal es el uso de 220 voltios para todos los aparatos eléctricos del hogar.
Así como se miden y se pesan las cosas que usamos o consumimos normalmente, también la energía eléctrica se mide en watts-hora. El Watt es una unidad de potencia y equivale a un Joule por segundo. Para efectos prácticos, en nuestro recibo de consumo de energía eléctrica se nos cobra la cantidad de kilowatts-hora (kws) que hayamos consumido durante un periodo determinado. Un Kilowatt-hora equivale a la energía que consumen:
Un foco de 100 watts encendido durante diez horas.
10 focos de 100 watts encendidos durante una hora.
Una plancha utilizada durante 1 hora.
Un televisor encendido durante veinte horas.
Un refrigerador pequeño en un día.
Una computadora utilizada un poco más de seis horas y media.
Recuerde que “kilo” significa mil, por lo que un “kilowatt”-hora equivale a mil watts-hora. En los campos de la generación y el consumo de electricidad, se utilizan los megawatts (MW), equivalentes a millones de watts; los gigawatts (GW), miles de millones; y los terawatts (TW), billones de watts.
¿Cómo se genera la electricidad?
Como ya se sabe la electricidad fluye a través de los cables, generalmente de cobre o aluminio, hasta llegar a nuestras lámparas, televisores, radios y cualquier otro aparato que tengamos en casa. ¿Cómo se produce la electricidad y de donde nos llega?
Ahora veamos cómo se genera la electricidad que consumimos en el hogar, pero antes es conveniente señalar que hay varias fuentes que se utilizan para generar electricidad: el movimiento del agua que corre o cae, el calor para producir vapor y mover turbinas, la geotermia (el calor interior de la Tierra), la energía nuclear (del átomo) y las energías renovables: solar, eólica (de los vientos) y de la biomasa (leña, carbón, basura y rastrojos del campo).
La mayoría de las plantas generadoras de electricidad queman alguno de los combustibles fósiles para producir calor y vapor de agua en alguna caldera. El vapor es elevado a una gran presión y llevado a una turbina, la cual está conectada a un generador y cuando éste gira, convierte ese movimiento giratorio en electricidad. Después que el vapor pasa a través de la turbina, es llevando a una torre de enfriamiento, donde se condesa y se convierte nuevamente en agua liquida para ser utilizada otra vez en la caldera y repetir el proceso definitivamente.
Existen termoeléctricas llamadas “ciclo combinado”; en ellas, los gases calientes de la combustión del gas natural que pasaron por la turbina pueden volverse a aprovechar, introduciéndolos a calderas que generan vapor para mover otra turbina y un segundo generador.
En todos los casos, la turbina está unida a un eje generador, el cual contiene un rotor bobina que gira dentro de un campo magnético estacionario con espiras (embobinado) de un largo y grueso cable. Cuando giran el eje de la turbina y el magneto que está dentro del generador, se produce una corriente de electricidad en el cable. ¿Por qué? Esto se explica por el llamado electromagnetismo, que descrito en términos sencillos consiste en lo siguiente: cuando un cable o cualquier material conductor de electricidad se mueve a través de un campo magnético -cortando líneas de fuerzas magnéticas-, se produce una corriente eléctrica en el cable.
Para un mejor comprensión, se puede decir que un generador es como un motor eléctrico, pero al revés: una vez de usar energía eléctrica para hacer girar el motor, el eje de la turbina hace girar el motor para producir electricidad. La electricidad producida en el generador alcanza unos 25 mil voltios. En la planta ese voltaje es elevado a 400 mil voltios para que la electricidad pueda viajar a largas distancias a través de cables de alta tensión y, después, mediante transformadores que reducen el voltaje, llega a nuestros hogares, escuelas, industrias, comercios, oficinas, etc.
