Enerxía eléctrica

Denomínase enerxía eléctrica á forma de enerxía que resulta da existencia dunha diferenza de potencial entre dous puntos, o que permite establecer unha corrente eléctrica entre ambos —cando póñense en contacto por medio dun condutor eléctrico— e obter traballo. A enerxía eléctrica pode transformarse en moitas outras formas de enerxía, tales como a enerxía luminosa ou luz, a enerxía mecánica e a enerxía térmica.

A súa xeración, transporte, distribución e uso é unha das bases da tecnoloxía utilizada polo ser humano na actualidade.

Electricity consumption per country map
Consumo de enerxía eléctrica por país, en millóns de kWh.

A corrente eléctrica

A enerxía eléctrica maniféstase como corrente eléctrica, é dicir, como o movemento de cargas eléctricas negativas, ou electróns, a través dun cable condutor metálico como consecuencia da diferenza de potencial que un xerador estea aplicando nos seus extremos.

Cada vez que se acciona un interruptor, péchase un circuíto eléctrico e xérase o movemento de electróns a través do cable condutor. As cargas que se desprazan forman parte dos átomos da substancia do cable, que adoita ser metálica, xa que os metales —ó dispoñer de maior cantidade de electróns libres que outras substancias— son os mellores condutores da electricidade. A maior parte da enerxía eléctrica que se consome na vida diaria provén da rede eléctrica a través de as tomas chamadas enchufes, a través dos que chega a enerxía fornecida polas compañías eléctricas aos distintos aparellos eléctricos —lavadora, radio, televisor etcétera- que se desexa utilizar, mediante as correspondentes transformacións; por exemplo, cando a enerxía eléctrica chega a unha aspiradora, convértese en enerxía mecánica, calórica e nalgúns casos luminosa, grazas ao motor eléctrico e ás distintas pezas mecánicas do aparello. O mesmo pódese observar cando funciona un secador de pelo ou unha estufa.

Fontes de enerxía eléctrica

A enerxía eléctrica apenas existe libre na Natureza de xeito proveitoso. O exemplo máis relevante e habitual desta manifestación son as tormentas eléctricas. A electricidade tampouco ten unha utilidade biolóxica directa para o ser humano, salvo en aplicacións moi singulares, como puidese ser o uso de correntes en medicina, resultando en cambio normalmente desagradable e ata perigosa, segundo as circunstancias. Con todo é unha das máis utilizadas, unha vez aplicada a procesos e aparellos da máis diversa natureza, debido fundamentalmente á súa limpeza e á facilidade coa que xérase, transporta e converte noutras formas de enerxía. Para contrarrestar todas estas virtudes hai que apuntar a dificultade que presenta o seu almacenamento directo nos aparellos chamados acumuladores.

A xeración de enerxía eléctrica lévase a cabo mediante técnicas moi diferentes. As que fornecen as maiores cantidades e potencias de electricidade aproveitan un movemento rotatorio para xerar corrente continua nunha dinamo ou corrente alterna nun alternador. O movemento rotatorio resulta á súa vez dunha fonte de enerxía mecánica directa, como pode ser a corrente dun salto de auga ou a producida polo vento, ou dun ciclo termodinámico. Neste último caso quéntase un fluído, ao que se fai percorrer un circuíto no que move un motor ou unha turbina. A calor deste proceso obtense mediante a quéima de combustibles fósiles, reaccións nucleares e outros procesos.

A xeración de enerxía eléctrica é unha actividade humana básica, xa que está directamente relacionada cos requerimentos actuais do home. Todas a formas de utilización das fontes de enerxía, tanto as habituais como as denominadas alternativas ou non convencionais, agriden en maior ou menor medida o ambiente, sendo de todos os xeitos a enerxía eléctrica unha das que causan menor impacto.

Xeración de enerxía eléctrica

A enerxía eléctrica pódese obter de distintos medios:

  1. Centrais termoeléctricas
  2. Centrais hidroeléctricas
  3. Centrais xeo-termo-eléctricas
  4. Centrais nucleares
  5. Centrais de ciclo combinado
  6. Centrais de turbo-gas
  7. Centrais eólicas
  8. Centrais solares
Altofalante

Un altofalante é un transdutor que converte a enerxía eléctrica en enerxía acústica, realizando o proceso contrario ao micrófono, é dicir, a restitución da enerxía eléctrica en acústica despois dunha etapa de potencia da amplificación de baixa frecuencia.

Esta conversión pódese dividir nunha primeira transformación da enerxía eléctrica en mecánica, e nunha segunda transformación desta enerxía mecánica en enerxía acústica, por medio dun dispositivo que actúa sobre o movemento vibratorio do aire ambiente.

Batería (electricidade)

En electricidade, unha batería ou acumulador eléctrico é un conxunto de acumuladores ou pilas capaces de xerar e acumular enerxía eléctrica a partir de reaccións electroquímicas.

Central hidroeléctrica

Unha central hidroeléctrica é aquela que se utiliza para a xeración de enerxía eléctrica mediante o aproveitamento da enerxía potencial da auga represada nun encoro situado a nivel máis alto que a central.

A auga é conducida mediante unha tubaxe de descarga á sala de máquinas da central, onde mediante enormes turbinas hidráulicas se produce a xeración de enerxía eléctrica.

Central térmica

Unha central térmica ou central termoeléctrica é unha instalación empregada para a xeración de enerxía eléctrica a partir da enerxía liberada en forma de calor, normalmente mediante a combustión dalgún combustible fósil como petróleo, gas natural ou carbón. Esta calor é empregado por un ciclo termodinámico convencional para mover un alternador e producir enerxía eléctrica. Doutra banda, tamén existen centrais termoeléctricas que empregan fisión nuclear do uranio para producir electricidade, estas instalacións reciben o nome de centrais nucleares.

Célula fotoeléctrica

Unha célula solar ou célula fotoeléctrica é un dispositivo que transforma a luz en electricidade. Ás veces o termo célula solar emprégase só en dispositivos de captura de enerxía solar, mentres que célula fotoeléctrica utilízase cando a fonte da luz é inespecífica.

Fundamentalmente, o dispositivo só precisa ter dúas funcións: fotoxeración de electróns cargados, e ocos nun material de absorción de luz, e separar os electróns cargados a un contacto condutor que transmite a electricidade (levando simplemente os electróns a través dun contacto metálico a outro circuíto). Esta conversión é o efecto fotoeléctrico, e o campo que o estuda é a fotovoltaica.

As células fotoeléctricas teñen numerosas aplicacións. Poden empregarse en zonas onde non se pode levar a enerxía eléctrica por rede, como en áreas illadas, satélites en órbita e probas espaciais, bens de consumo, como poden ser calculadoras ou reloxos, radioteléfonos e bombas de auga. Recentemente ándanse a aplicar ensamblaxes de módulos solares (panel fotovoltaico) conectados coa rede eléctrica mediante un investidor, e combinados cun contador de luz.

Encoro

Un encoro, presa, represa, vaira ou encalco é unha barreira fabricada con pedra, formigón ou outros materiais, que se constrúe nun río coa finalidade de depositar parte da agua para un posterior aproveitamento en abastecemento ou regadío, para elevar o seu nivel co obxectivo de derivala a canalizacions de rego, ou para a produción de enerxía mecánica ao transformar a enerxía potencial do almacenamento en enerxía cinética, e esta novamente en mecánica ao accionar a forza da agua un elemento móbil. A enerxía mecánica pode aproveitarse directamente, como nos antigos muíños, ou de forma indirecta para producir enerxía eléctrica, como se fai nas centrais hidroeléctricas.

Enerxía

En física, a enerxía é todo aquilo que pode transformarse en calor, traballo mecánico (movemento) ou radiación electromagnética como a luz mediante procesos físicos. Isto pode ocorrer de xeito natural e espontáneo ou grazas a unha máquina (por exemplo motor, caldeira, refrixerador, altofalante, lámpada) ou tamén a un organismo vivo (por exemplo os músculos) etc. En rigor é un concepto fundamental, aceptado pola física sen definición.

Calquera cousa que estea a traballar -por exemplo, a mover outro obxecto, a quece-lo ou a facelo atravesarse por unha corrente eléctrica - está a gastar enerxía (na verdade ocorre unha "transferencia", pois ningunha enerxía é perdida, e si transformada ou transferida a outro corpo). Polo tanto, calquera cousa que estea pronta a traballar posúe enerxía. En canto o traballo se realiza, ocorre unha transferencia de enerxía, parecendo que o suxeito está a perder enerxía. Na verdade, a enerxía está a ser transferida para outro obxecto, sobre o cal o traballo se realiza.

Así pois, o concepto de enerxía é un dos conceptos esenciais da física. Nacido no século XIX, pódese atopar en todas as disciplinas da Física (mecánica, termodinámica, electromagnetismo, mecánica cuántica etc.), así como noutras disciplinas, particularmente na química.

Enerxía eólica

A enerxía eólica é a enerxía que se obtén do vento. Esta fonte de enerxía vén sendo aproveitada dende a antigüidade por diversos medios, en particular muíños en terra e velas no mar. A verba eólico vén do latín Aeolicus, pertencente ou relativo a Eolo, deus dos ventos na mitoloxía grega.

Nos derradeiros anos do século XX Galicia pasou a ser un lugar cun parque eólico (de muíños para producir enerxía eléctrica) de gran tamaño relativo.

Na actualidade, a enerxía eólica é utilizada principalmente para producir enerxía eléctrica mediante aeroxeradores. A finais de 2007, a capacidade mundial dos xeradores eólicos foi de 94.1 xigavatios. Mentres a eólica xera arredor do 1% do consumo de electricidade mundial, representa arredor do 19% da produción eléctrica en Dinamarca, 9% en España e Portugal, e un 6% en Alemaña e Irlanda (datos do 2007).

É un recurso abundante, renovábel, limpo e axuda a minguar as emisións de gases de efecto invernadoiro ao substituír termoeléctricas a base de combustibles fósiles, o que a converte nun tipo de enerxía verde. O seu principal inconveniente é a súa intermitencia.

Enerxía hidráulica

A enerxía hidráulica é un tipo de enerxía obtida a partir da enerxía potencial dunha masa de auga. Esta enerxía maniféstase en estado natural nos fluxos de auga, como nos ríos e lagos e pode ser aproveitada por medio dun desnivel ou encoro. Pode ser convertida en enerxía mecánica a través de turbinas hidráulicas ou muíños de auga. As turbinas á súa vez poden ser usadas como accionamento dun mecanismo industrial, coma un compresor ou un xerador eléctrico, coa finalidade de prover enerxía eléctrica para unha rede de enerxía.

A potencia máxima que pode ser obtida a través dun desnivel pode ser calculada polo produto .

En unidades do Sistema Internacional de Unidades (SI)

Enerxía térmica

Denomínase enerxía térmica a enerxía liberada en forma de calor. Este tipo de enerxía pódese obter de moi diferentes maneiras, entre as que destacan:

Obtención da propia natureza (enerxía xeotérmica).

Mediante a combustión dalgún combustible fósil, (petróleo, gas natural ou carbón).

Mediante enerxía eléctrica por efecto Joule.

Por rozamento.

Por un proceso de fisión nuclear.

Como residuo de outros procesos mecánicos ou químicos.Esta enerxía térmica pódese utilizar, nun motor térmico; no caso da enerxía nuclear para a xeración de enerxía eléctrica, na combustión, ademais, para obter traballo, como nos motores dos automóbiles ou dos avións. As instalacións empregadas para conseguir este tipo de enerxía chámanse centrais termoeléctricas, que fan que a partir de enerxía liberada en forma de calor se xere enerxía eléctrica.

O gran problema deste tipo de enerxía e das centrais, é que a emisión de residuos á atmosfera e os procesos de combustión que se producen, teñen unha grande incidencia ambiental.[Cómpre referencia] Para tratar de paliar, na medida do posible, os danos que estas plantas provocan no contorno natural, se incorporan ás instalacións diversos elementos e sistemas.

A contaminación é máxima no caso das centrais termoeléctricas convencionais, que utilizan como combustible o carbón. A combustión libera CO2 e outros gases contaminantes. Tamén a tecnoloxía actual en centrais nucleares dá lugar a residuos radioactivos que deben ser controlados.

Ademais, deben terse en conta a utilización de terreos das plantas xeradoras de enerxía e os riscos de contaminación por accidentes no uso dos materiais implicados, como os derramamentos de petróleo ou de produtos petroquímicos derivados.

Ferramenta

Unha ferramenta ou trebello é un utensilio elaborado coa fin de facilitar a realización dunha tarefa que require unha aplicación correcta de enerxía. Así mesmo, cando a ferramenta está destinada á labranza coñécese co nome de apeiro ou aveño.

As ferramentas teñen unha función técnica. Moitas, pero non todas, son combinacións de máquinas simples que proporcionan unha vantaxe mecánica. Poden ser manuais ou mecánicas, facendo uso no primeiro caso da forza muscular humana namentres que as cualificadas como mecánicas usan unha fonte de enerxía externa, por exemplo a enerxía eléctrica.

Hertz

O hertz (símbolo Hz), tamén chamado hercio, é a unidade derivada do SI para frecuencia, a cal é expresada en termos de oscilacións por segundo (s−1, 1/s).

A unidade é nomeada en homenaxe ao físico alemán Heinrich Rudolf Hertz, que fixo algunhas importantes contribucións á ciencia no campo do electromagnetismo. O nome foi establecido pola Comisión Electrotécnica Internacional (IEC nas súas siglas inglesas) en 1930. Este foi adoptado pola Conferencia Xeral de Pesos e Medidas (CGPM, Conférence générale des poids et mesures) en 1960, substituíndo o nome anterior de ciclos por segundo (cps), así como os seus múltiplos relacionados, principalmente quilociclos por segundo (kc/s), megaciclos por segundo (Mc/s) e ocasionalmente quilomegaciclo por segundo (kMc/s) e xigaciclo por segundo (Gc/s).

Un hercio representa un ciclo por cada segundo, entendendo ciclo como a repetición dun suceso. Por exemplo, o hercio aplícase na física para a medición da cantidade de veces por un segundo que se repite unha onda (xa sexa sonora ou electromagnética), magnitude denominada frecuencia e que é, neste sentido, a inversa do período. Un hercio é a frecuencia dunha partícula puntual nun período dun segundo.

Por exemplo, a luz vermella ten unha frecuencia de preto de 4.6×1014 Hz. A enerxía eléctrica, en corrente alterna, chega ao consumidor (fogar, industria) coa frecuencia de 50 Hz ou 60 Hz, dependendo do país ou rexión.

Horario de verán

O horario de verán é a convención pola que se adiantan os reloxos para que as tardes teñan máis luz diúrna e as mañás menos. Normalmente os reloxos adiántanse unha hora a principios da primavera e atrásanse en outono (na UE faise o último domingo de marzo e o último domingo de outubro). Moitas culturas antigas, en cambio, alongaban as horas diúrnas no verán. O horario de verán moderno estableceuse por primeira vez en 1916 durante a Primeira Guerra Mundial para aforrar carbón. A pesar das controversias, moitos países empregárono desde entón. En Galicia, pola súa situación xeográfica dentro da UE, a diferenza respecto da hora solar é de dúas horas no inverno e tres no verán.

Engadir tempo de luz diúrna ás tardes beneficia o comercio, a práctica deportiva e outras actividades que se benefician da presenza de luz tras a xornada laboral pero pode ocasionar problemas á agricultura e a outras ocupacións que dependan do tempo solar. O incremento de luz vespertino ao parecer diminúe os accidentes de tráfico, pero os seus efectos sobre a saúde e o crime están menos claros. Dise que mediante o horario de verán afórrase enerxía eléctrica ao reducirse a necesidade de iluminación artificial, pero as evidencias que o apoian son febles.

Motor eléctrico

Un motor eléctrico é un tipo de máquina eléctrica que transforma a enerxía eléctrica en enerxía mecánica.

É o máis usado de todos os tipos de motores, pois combina as vantaxes da enerxía eléctrica - baixo custo, facilidade de transporte, limpeza e simplicidade de comando- coa súa construción simple, custo reducido, grande versatilidade de adaptación ás cargas dos máis diversos tipos e mellores rendementos.

A tarefa reversa, aquela de converter o movemento mecánico na enerxía eléctrica, é realizada por un xerador ou por un dínamo. En moitos casos os dous dispositivos difiren soamente en súa aplicación e detalles menores de construción. Os motores de tracción usados en locomotoras executan frecuentemente ambas as tarefas se a locomotora for equipada cos freos dinámicos.

Muíño

Un muíño (do latín serodio molinum, por redución da expresión saxum molinum 'moa') é un artificio para moer algo; o máis habitual son os cereais, especialmente o trigo e o millo, para obter fariña.

Xeralmente constaban dunha pedra circular fixa sobre a que se move outra de forma troncocónica que ao xirar segue a forma da anterior. Tamén pode ter forma de disco e entón chámase moa.

Para mover a pedra utilizábase a enerxía eólica (muíño de vento), a hidráulica (muíño de auga), animais (muíño de sangue) e, en muíños pequenos, a manual (un exemplo doméstico deles son os muíños do café, aínda que actualmente son eléctricos a maioría).

Turbina

Turbina é o nome xenérico que se dá á maioría das turbomáquinas motoras. Estas son máquinas de fluído, a través das cales pasa un fluído en forma continua e este entrégalle a súa enerxía a través dun rodete con pas ou álabes.

As turbinas constan dunha ou dúas rodas con paletas, denominadas rotor e estator, sendo a primeira a que, impulsada polo fluído, arrastra o eixo no que se obtén o movemento de rotación.

O termo turbina adoita aplicarse tamén, por ser o compoñente principal, ao conxunto de turbina conectada a un xerador para a obtención de enerxía eléctrica.

Xeración de electricidade

A xeración de enerxía eléctrica consiste en transformar algunha clase de enerxía (química, cinética, térmica o lumínica, nuclear, solar entre outras), en enerxía eléctrica. Para a xeración industrial recorrese a instalacións denominadas centrais eléctricas, que executan algunha das transformacións citadas.

Estas constitúen o primeiro elo do sistema de subministración eléctrica. A xeración eléctrica realízase, basicamente, mediante un xerador; se ben estes non difiren entre si en canto ao seu principio de funcionamento, varían en función á forma en que se accionan.

Desde que se descubriu a corrente alterna e a forma de producila nos alternadores, levouse a cabo unha inmensa actividade tecnolóxica para levar a enerxía eléctrica a todos os lugares habitados do mundo, polo que, xunto á construción de grandes e variadas centrais eléctricas, se construíron sofisticadas redes de transporte e sistemas de distribución. Porén, o aproveitamento foi e segue sendo moi desigual en todo o planeta. Así, os países industrializados ou do primeiro mundo son grandes consumidores de enerxía eléctrica, mentres que os países en vías de desenvolvemento apenas desfrutan das súas vantaxes.

Xerador eléctrico

Un xerador eléctrico é un tipo de máquina eléctrica cuxo obxectivo é conversión en enerxía eléctrica de calquera outra forma de enerxía (enerxía mecánica, química..). Os xeradores implicados na produción industrial son principalmente máquinas síncronas, aínda que en algunhas aplicacións especiais se poden utilizar outro tipo de máquinas.

O funcionamento dun xerador depende da indución electromagnética, estando a lei básica de indución electromagnética baseada na Lei de Faraday de indución. Un circuíto que xira en presenza dun campo magnético abarca un fluxo variábel, o que provoca unha corrente inducida.

Tipos de xeradores que converten enerxía mecánica en eléctrica:

xerador síncrono.

xerador asíncrono.

xerador de corrente continua.Un motor eléctrico desempeña a función inversa, ou sexa, converte enerxía eléctrica en enerxía mecánica e construtivamente son semellantes aos xeradores, pois se basean no mesmo principio de conversión.

O tipo mais común de xerador eléctrico é o dínamo (xerador de corrente continua) dunha bicicleta, utilizada para converter enerxía das rodas que xiran en electricidade que alimenta unha lámpada. Na produción industrial de enerxía, a enerxía mecánica (moitas veces proveniente dunha turbina hidráulica, a gas ou a vapor) é utilizada para facer xirar o rotor, o cal induce unha tensión nos terminais dos enrolamentos que ao seren conectados a cargas levan a circulación de correntes eléctricas polos enrolamentos e pola carga.

Hai moitos outros tipos de xeradores eléctricos. Xeradores electrostáticos como a máquina de Wimshurst, e nunha escala maior, os xeradores de van de Graaff, son principalmente utilizados en traballos especializados que esixen tensións moi altas, máis cunha baixa corrente e potencias non moi elevadas.

Iso se debe pelo fato de neses tipos de xerador, a densidade volumétrica de enerxía é pequena, ou sexa, para que se teña unha grande cantidade de enerxía sendo convertida é necesario un grande volume por parte da estrutura do xerador.

Outras linguas

This page is based on a Wikipedia article written by authors (here).
Text is available under the CC BY-SA 3.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.