Monografias.com > Tecnología
Descargar Imprimir Comentar Ver trabajos relacionados

Fuentes de electricidad



    1. ¿Qué es la
      Electricidad?
    2. Electricidad por
      Frotamiento
    3. Electricidad por Acción
      Química
    4. Electricidad por Acción de
      la Luz
    5. Electricidad Térmica por
      Acción del Calor
    6. Electricidad por
      Magnetismo
    7. Electricidad por
      Presión
    8. Electricidad Hidráulica
      por Acción de Agua
    9. Electricidad Eólica por
      acción del aire
    10. Electricidad por Energía
      Solar

    ¿Que es la
    Electricidad?

    La electricidad se
    puede definir como una forma de energía originada por el
    movimiento
    ordenado de electrones. Otros tipos de energía son la
    mecánica, calorífica, solar, etc.

    Dependiendo de la energía que se quiera
    transformar en electricidad, será necesario aplicar una
    determinada acción. Se podrá disponer de
    electricidad por los siguientes procedimientos:

    ENERGIA

    ACCION

    Mecánica

    Frotamiento

    Química

    Reacción Química

    Luminosa

    Por Luz

    Calórica

    Calor

    Magnética

    Por Magnetismo

    Mecánica

    Por Presión

    Hidráulica

    Por Agua

    Eólica

    Por Aire

    Solar

    Panel Solar

    Electricidad por Frotamiento

    Las primeras observaciones sobre fenómenos
    eléctricos se realizaron ya en la antigua Grecia, cuando
    el filósofo Tales de Mileto
    (640-546 a.c.) comprobó que, al frotar barras de
    ámbar contra pieles curtidas, se producía en ellas
    características de atracción que
    antes no poseían.

    Es el mismo experimento que ahora se puede hacer
    frotando una barra de plástico
    con un paño; acercándola luego a pequeños
    pedazos de papel, los
    atrae hacia sí, como es característico en los cuerpos
    electrizados.

    Todos estamos familiarizados con los efectos de la
    electricidad estática,
    incluso algunas personas son más susceptibles que otras a
    su influencia.

    Ciertos usuarios de automóviles sienten sus
    efectos al cerrar con la llave (un objeto metálico
    puntiagudo) o al tocar la chapa del coche.

    Creamos electricidad estática,
    cuando frotamos un bolígrafo con nuestra ropa.

    A continuación, comprobamos que el
    bolígrafo atrae pequeños trozos de papel.

    Lo mismo podemos decir cuando frotamos vidrio con seda o
    ámbar con lana.

    Para explicar como se origina la electricidad
    estática, hemos de considerar que la materia
    está hecha de átomos, y los átomos de
    partículas cargadas, un núcleo rodeado de una nube
    de electrones. Normalmente, la materia es
    neutra, tiene el mismo número de cargas positivas y
    negativas.

    Algunos átomos tienen más facilidad para
    perder sus electrones que otros. Si un material tiende a perder
    algunos de sus electrones cuando entra en contacto con otro, se
    dice que es más positivo en la serie tribo –
    eléctrica.

    Si un material tiende a capturar electrones cuando entra
    en contacto con otro material, dicho material es más
    negativo en la serie tribo – eléctrica.

    Estos son algunos ejemplos de materiales
    ordenados de más positivo a más
    negativo:

    Piel de conejo, vidrio, pelo
    humano, nylon, lana, seda, papel, algodón, madera,
    ámbar, polyester, poliuretano, vinilo (PVC),
    teflón.

    El vidrio frotado con seda provoca una separación
    de las cargas por que ambos materiales
    ocupan posiciones distintas en la serie tribo – eléctrica,
    lo mismo se puede decir del ámbar y del vidrio.

    Cuando dos materiales no conductores entran en contacto
    uno de los materiales puede capturar electrones del otro
    material. La cantidad de carga depende de la naturaleza de los
    materiales (de su separación en la serie tribo –
    eléctrica), y del área de la superficie que entra
    en contacto.

    Otro de los factores que intervienen es el estado de
    las superficies, si son lisas o rugosas (la superficie de
    contacto es pequeña). La humedad o impurezas que contengan
    las superficies proporcionan un camino para que se recombinen las
    cargas.

    La presencia de impurezas en el aire tiene el
    mismo efecto que la humedad.

    Habremos observado que frotando el bolígrafo con
    nuestra ropa atrae a trocitos de papeles.

    En las experiencias de aula, se frotan diversos
    materiales, vidrio con seda, cuero, etc..

    Se emplean bolitas de sauco electrizadas para mostrar
    las dos clases de cargas y sus interacciones.

    De estos experimentos se
    concluye que:

    1. La materia contiene dos tipos de cargas
      eléctricas denominadas positivas y negativas. Los
      objetos no cargados poseen cantidades iguales de cada tipo de
      carga. Cuando un cuerpo se frota la carga se transfiere de un
      cuerpo al otro, uno de los cuerpos adquiere un exceso de carga
      positiva y el otro, un exceso de carga negativa. En cualquier
      proceso que
      ocurra en un sistema
      aislado, la carga total o neta no cambia. 
    2. Los objetos cargados con cargas del mismo signo, se
      repelen. 
    3. Los objetos cargados con cargas de distinto signo, se
      atraen.

    Si antes de empezar las experiencias, se aproximan una
    barra de ebonita y a otra de vidrio, se comprobará que no
    existe electrificación ninguna, pues no hay ni
    atracción ni repulsión. De esta manera, se llega a
    la conclusión de que la electrización se produce
    por frotamiento y de que existe algún agente común
    que no se comporta de igual forma en ambos materiales.

    Efectivamente, un tipo de partículas llamadas
    electrones abandonan en unos casos la barra, por acción
    del frotamiento, y otra veces abandona el paño para pasar
    a la barra.

    El exceso de electrones da lugar a cargas negativas, y
    su falta a cargas positivas.

    Los electrones son idénticos para todas las
    sustancias (los de cobre son
    iguales que los del vidrio o la madera),
    siendo estas, las partículas más importantes de las
    que se compone la materia, ya que disponen de carga y movilidad
    para desplazarse por las sustancias. La diferencia entre dos
    materiales vendrá dada, entre otras cosas, por la cantidad
    y movilidad de los electrones que la componen.

    A título de curiosidad, comentar que la masa de
    un electrón es de:

    0'0000000000000000000000000000009106 Kg.

    Los conceptos de carga y movilidad son esenciales en el
    estudio de la electricidad, ya que, sin ellos, no podría
    existir la corriente
    eléctrica.

    Imagen 1.

    Electricidad por
    Acción Química

    Para ver el gráfico seleccione la
    opción "Descargar" del menú superior

    Dispositivo que convierte la energía química en
    eléctrica. Todas las pilas consisten
    en un electrolito (que puede ser líquido, sólido o
    en pasta), un electrodo positivo y un electrodo negativo. El
    electrolito es un conductor iónico; uno de los electrodos
    produce electrones y el otro electrodo los recibe. Al conectar
    los electrodos al circuito que hay que alimentar, se produce una
    corriente
    eléctrica. Véase Electroquímica.

    Las pilas en las que
    el producto
    químico no puede volver a su forma original una vez que la
    energía química se ha transformado en energía
    eléctrica (es decir, cuando las pilas se han
    descargado), se llaman pilas primarias o voltaicas. Las pilas
    secundarias o acumuladores son aquellas pilas reversibles en las
    que el producto
    químico que al reaccionar en los electrodos produce
    energía
    eléctrica, puede ser reconstituido pasando una
    corriente eléctrica a través de él en
    sentido opuesto a la operación normal de la
    pila.

    Para ver el gráfico seleccione la
    opción "Descargar" del menú superior

    Entre los extremos de los metales, fuera
    del electrolito, se genera una diferencia de potencial, o
    voltaje, que puede dar lugar a una corriente eléctrica. En
    la pila de la figura 3 el zinc adquiere carga negativa, mientras
    que el cobre adquiere
    cargas positivas. Al zinc se le llama cátodo y el cobre
    recibe el nombre de ánodo. Así se tiene una fuente
    de electricidad distinta a la generada por fricción. Con
    este medio químico para obtener electricidad se abrieron
    nuevas posibilidades de aplicación práctica y
    experimental.

    La explicación de las reacciones
    químicas que ocurren en la pila o celda voltaica se
    dio muchos años después, ya que en la época
    de Volta la química apenas empezaba a desarrollarse como
    ciencia
    moderna. Solamente diremos que, por un lado, el zinc adquiere un
    exceso de electrones, mientras que por el otro, el ácido
    con el cobre da lugar a cargas eléctricas positivas. Al
    unir el cobre con el zinc por medio de un alambre conductor, los
    electrones del zinc se mueven a través del alambre,
    atraídos por las cargas del cobre y al llegar a ellas se
    les unen formando hidrógeno.

    Electricidad por
    Acción de la Luz

    A medida que la luz solar se hace
    más intensa, el voltaje que se genera entre las dos capas
    de la célula
    fotovoltaica aumenta.

    Para ver el gráfico seleccione la
    opción "Descargar" del menú superior

    ¿Cómo funciona una célula
    fotovoltaica?

    Para ver el gráfico seleccione la
    opción "Descargar" del menú superior

    En ausencia de luz, el sistema no genera
    energía.

    Para ver el gráfico seleccione la
    opción "Descargar" del menú superior

    Cuando la luz solar incide sobre la placa, la célula
    empieza a funcionar. Los fotones de la luz solar interaccionan
    con los electrones disponibles e incrementan su nivel de
    energía.

    Para ver el gráfico seleccione la
    opción "Descargar" del menú superior

    Ver mas en energía solar

    Electricidad
    Térmica por Acción del Calor

    Central de generación
    térmica:

    Es el tipo de central donde se usa una turbina accionada
    por vapor de agua inyectado
    a presión
    para mover el eje de los generadores eléctricos. Se puede
    producir desde los 5 hasta los 5000 kwatts.

    Las centrales térmicas convencionales y las
    térmicas nucleares utilizan la energía contenida en
    el vapor a presión. El ejemplo más sencillo
    consiste en conectar una tetera llena de agua hirviendo a una
    rueda de paletas, enlazada a su vez a un generador. El chorro de
    vapor procedente de la tetera mueve las paletas, y éstas,
    el rotor.
    Podemos conseguir vapor de muchas maneras: quemando
    carbón, petróleo,
    gas o residuos
    urbanos, o bien aprovechando la gran cantidad de calor que
    generan las reacciones de fisión nuclear. Incluso se puede
    producir vapor concentrando la energía del sol.
    El proceso
    seguido en todas las centrales térmicas (convencionales o
    nucleares) tiene cuatro partes principales:
    1. Generador de calor (puede ser una caldera para quemar
    carbón, fuel, gas,
    biogás, biomasa o residuos urbanos, o bien un reactor
    nuclear).
    2. Circuito cerrado por donde circula el fluído que
    porta la energía cinética necesaria (agua en fase
    líquida y en fase de vapor). El generador de vapor tiene
    una gran superficie de contacto para facilitar la transferencia
    de calor de la caldera. (En las centrales de gas de ciclo
    combinado, el fluido es el propio gas en combustión).
    3. Condensador o circuito de enfriamiento. convierte el
    vapor "muerto" de baja densidad en agua
    líquida de alta densidad, apta
    para ser convertida de nuevo en vapor "vivo". El calor residual
    del vapor "muerto" se transfiere a otro medio (generalmente un
    río o un embalse).
    4. La turbina convierte la energía cinética
    del vapor "vivo" en movimiento
    rotatorio. Las ruedas de paletas se disponen una tras otra, con
    diferentes configuraciones, para aprovechar toda la
    energía contenida en el vapor a presión a medida
    que se expande y pierde fuerza. El
    generador convierte el giro en corriente eléctrica,
    gracias al proceso de inducción
    electromagnética.

    Para ver el gráfico seleccione la
    opción "Descargar" del menú superior

     

    :
    Utilizan el calor del interior de la
    Tierra.

    Electricidad por Magnetismo

    En 1819, el físico danés Hans Christian
    Oersted llevó a cabo un importante descubrimiento al
    observar que una aguja magnética podía ser desviada
    por una corriente eléctrica. Este descubrimiento, que
    mostraba una conexión entre la electricidad y el magnetismo, fue
    desarrollado por el científico francés André
    Marie Ampère, que estudió las fuerzas entre cables
    por los que circulan corrientes eléctricas, y por el
    físico francés Dominique François Arago, que
    magnetizó un pedazo de hierro
    colocándolo cerca de un cable recorrido por una corriente.
    En 1831, el científico británico Michael Faraday
    descubrió que el movimiento de un imán en las
    proximidades de un cable induce en éste una corriente
    eléctrica; este efecto era inverso al hallado por Oersted.
    Así, Oersted demostró que una corriente
    eléctrica crea un campo
    magnético, mientras que Faraday demostró que
    puede emplearse un campo
    magnético para crear una corriente eléctrica.
    La unificación plena de las teorías
    de la electricidad y el magnetismo se debió al
    físico británico James Clerk Maxwell, que predijo
    la existencia de ondas
    electromagnéticas e identificó la luz como un
    fenómeno electromagnético (véase Física).

    James Clerk Maxwell Conocido como uno de los
    científicos más destacados del siglo XIX, James
    Clerk Maxwell desarrolló una teoría
    matemática
    que relaciona las propiedades de los campos eléctricos y
    magnéticos. Los trabajos de Maxwell lo llevaron a predecir
    la existencia de las ondas
    electromagnéticas, e identificó la luz como un
    fenómeno electromagnético. Sus investigaciones
    contribuyeron a algunos de los descubrimientos más
    importantes en el campo de la física durante el
    siglo XX, incluidas la teoría
    de la relatividad especial de Einstein y la teoría
    cuántica.Hulton Deutsch

    Los estudios posteriores sobre el magnetismo se
    centraron cada vez más en la comprensión del origen
    atómico y molecular de las propiedades magnéticas
    de la materia. En 1905, el físico francés Paul
    Langevin desarrolló una teoría sobre la
    variación con la temperatura de
    las propiedades magnéticas de las sustancias
    paramagnéticas (ver más adelante), basada en la
    estructura
    atómica de la materia. Esta teoría es uno de los
    primeros ejemplos de la descripción de propiedades
    macroscópicas a partir de las propiedades de los
    electrones y los átomos. Posteriormente, la teoría
    de Langevin fue ampliada por el físico francés
    Pierre Ernst Weiss, que postuló la existencia de un campo
    magnético interno, molecular, en los materiales como el
    hierro. Este
    concepto,
    combinado con la teoría de Langevin, sirvió para
    explicar las propiedades de los materiales fuertemente
    magnéticos como la piedra imán.

    Campos magnéticos y corrientes En 1813, Hans
    Christian Oersted predijo que se hallaría una
    conexión entre la electricidad y el magnetismo. En 1819
    colocó una brújula cerca de un hilo recorrido por
    una corriente y observó que la aguja magnética se
    desviaba. Con ello demostró que las corrientes
    eléctricas producen campos magnéticos. Aquí
    vemos cómo las líneas del campo magnético
    rodean el cable por el que fluye la corriente.© Microsoft
    Corporation. Reservados todos los derechos.

    Después de que Weiss presentara su teoría,
    las propiedades magnéticas se estudiaron de forma cada vez
    más detallada. La teoría del físico
    danés Niels Bohr sobre la estructura
    atómica, por ejemplo, hizo que se comprendiera la tabla
    periódica y mostró por qué el magnetismo
    aparece en los elementos de transición, como el hierro, en
    los lantánidos o en compuestos que incluyen estos
    elementos. Los físicos estadounidenses Samuel Abraham
    Goudsmit y George Eugene Uhlenbeck demostraron en 1925 que los
    electrones tienen espín y se comportan como
    pequeños imanes con un ‘momento
    magnético’ definido. El momento magnético de
    un objeto es una magnitud vectorial (véase Vector) que
    expresa la intensidad y orientación del campo
    magnético del objeto. El físico alemán
    Werner Heisenberg dio una explicación detallada del campo
    molecular de Weiss en 1927, basada en la recientemente
    desarrollada mecánica cuántica (ver Teoría
    cuántica). Más tarde, otros científicos
    predijeron muchas estructuras
    atómicas del momento magnético más
    complejas, con diferentes propiedades
    magnéticas.

    4 EL CAMPO MAGNÉTICO

    Una barra imantada o un cable que transporta corriente
    pueden influir en otros materiales magnéticos sin tocarlos
    físicamente porque los objetos magnéticos producen
    un ‘campo magnético’. Los campos
    magnéticos suelen representarse mediante
    ‘líneas de campo magnético’ o
    ‘líneas de fuerza’.
    En cualquier punto, la dirección del campo magnético es
    igual a la dirección de las líneas de fuerza, y
    la intensidad del campo es inversamente proporcional al espacio
    entre las líneas. En el caso de una barra imantada, las
    líneas de fuerza salen de un extremo y se curvan para
    llegar al otro extremo; estas líneas pueden considerarse
    como bucles cerrados, con una parte del bucle dentro del
    imán y otra fuera. En los extremos del imán, donde
    las líneas de fuerza están más
    próximas, el campo magnético es más intenso;
    en los lados del imán, donde las líneas de fuerza
    están más separadas, el campo magnético es
    más débil. Según su forma y su fuerza
    magnética, los distintos tipos de imán producen
    diferentes esquemas de líneas de fuerza. La estructura de
    las líneas de fuerza creadas por un imán o por
    cualquier objeto que genere un campo magnético puede
    visualizarse utilizando una brújula o limaduras de hierro.
    Los imanes tienden a orientarse siguiendo las líneas de
    campo magnético. Por tanto, una brújula, que es un
    pequeño imán que puede rotar libremente, se
    orientará en la dirección de las líneas.
    Marcando la dirección que señala la brújula
    al colocarla en diferentes puntos alrededor de la fuente del
    campo magnético, puede deducirse el esquema de
    líneas de fuerza. Igualmente, si se agitan limaduras de
    hierro sobre una hoja de papel o un plástico
    por encima de un objeto que crea un campo magnético, las
    limaduras se orientan siguiendo las líneas de fuerza y
    permiten así visualizar su estructura.

    Los campos magnéticos influyen sobre los
    materiales magnéticos y sobre las partículas
    cargadas en movimiento. En términos generales, cuando una
    partícula cargada se desplaza a través de un campo
    magnético, experimenta una fuerza que forma ángulos
    rectos con la velocidad de
    la partícula y con la dirección del campo. Como la
    fuerza siempre es perpendicular a la velocidad, las
    partículas se mueven en trayectorias curvas. Los campos
    magnéticos se emplean para controlar las trayectorias de
    partículas cargadas en dispositivos como los aceleradores
    de partículas o los espectrógrafos de
    masas.

    5 TIPOS DE MATERIALES MAGNÉTICOS

    Paramagnetismo El oxígeno
    líquido queda atrapado en el campo magnético de un
    electroimán, porque el oxígeno
    (O2) es paramagnético. El oxígeno tiene dos
    electrones desapareados cuyos momentos magnéticos se
    alinean con el campo magnético externo. Cuando esto
    ocurre, las moléculas de O2 se comportan como imanes
    minúsculos y quedan atrapadas entre los polos del
    electroimán.Phototake NYC/Yoav Levy

    Las propiedades magnéticas de los materiales se
    clasifican siguiendo distintos criterios.

    Una de las clasificaciones de los materiales
    magnéticos —que los divide en diamagnéticos,
    paramagnéticos y ferromagnéticos— se basa en
    la reacción del material ante un campo magnético.
    Cuando se coloca un material diamagnético en un campo
    magnético, se induce en él un momento
    magnético de sentido opuesto al campo. En la actualidad se
    sabe que esta propiedad se
    debe a las corrientes eléctricas inducidas en los
    átomos y moléculas individuales. Estas corrientes
    producen momentos magnéticos opuestos al campo aplicado.
    Muchos materiales son diamagnéticos; los que presentan un
    diamagnetismo más intenso son el bismuto metálico y
    las moléculas orgánicas que, como el benceno,
    tienen una estructura cíclica que permite que las
    corrientes eléctricas se establezcan con
    facilidad.

    El comportamiento
    paramagnético se produce cuando el campo magnético
    aplicado alinea todos los momentos magnéticos ya
    existentes en los átomos o moléculas individuales
    que componen el material. Esto produce un momento
    magnético global que se suma al campo magnético.
    Los materiales paramagnéticos suelen contener elementos de
    transición o lantánidos con electrones
    desapareados. El paramagnetismo en sustancias no metálicas
    suele caracterizarse por una dependencia de la temperatura:
    la intensidad del momento magnético inducido varía
    inversamente con la temperatura. Esto se debe a que al ir
    aumentando la temperatura, cada vez resulta más
    difícil alinear los momentos magnéticos de los
    átomos individuales en la dirección del campo
    magnético.

    Las sustancias ferromagnéticas son las que, como
    el hierro, mantienen un momento magnético incluso cuando
    el campo magnético externo se hace nulo. Este efecto se
    debe a una fuerte interacción entre los momentos
    magnéticos de los átomos o electrones individuales
    de la sustancia magnética, que los hace alinearse de forma
    paralela entre sí. En circunstancias normales, los
    materiales ferromagnéticos están divididos en
    regiones llamadas ‘dominios’; en cada dominio, los
    momentos magnéticos atómicos están alineados
    en paralelo. Los momentos de dominios diferentes no apuntan
    necesariamente en la misma dirección. Aunque un trozo de
    hierro normal puede no tener un momento magnético total,
    puede inducirse su magnetización colocándolo en un
    campo magnético, que alinea los momentos de todos los
    dominios. La energía empleada en la reorientación
    de los dominios desde el estado
    magnetizado hasta el estado
    desmagnetizado se manifiesta en un desfase de la respuesta al
    campo magnético aplicado, conocido como
    ‘histéresis’.

    Un material ferromagnético acaba perdiendo sus
    propiedades magnéticas cuando se calienta. Esta
    pérdida es completa por encima de una temperatura conocida
    como punto de Curie, llamada así en honor del
    físico francés Pierre Curie, que descubrió
    el fenómeno en 1895. (El punto de Curie del hierro
    metálico es de unos 770 °C).

     

     Electricidad
    por Presión

    Para ver el gráfico seleccione la
    opción "Descargar" del menú superior

    En esta figura podemos observar, la presión que
    ejerce las corrientes de agua subterráneas, las mismas que
    accionan las turbinas que posteriormente generan la
    energía eléctrica, este mismo proceso lo utilizan
    en los barcos y grandes buques como energía alterna al
    sistema principal.

    En la figura siguiente, podemos observar la
    presión que ejerce el agua en una
    represa de agua, este sistema es el mas utilizado.

    Para ver el gráfico seleccione la
    opción "Descargar" del menú superior

    En las presas se genera electricidad liberando un flujo
    controlado de agua a alta presión a través de un
    conducto forzado. El agua
    impulsa unas turbinas que mueven los generadores y producen
    así una corriente eléctrica. A continuación,
    esta corriente elevada de baja tensión pasa por un
    elevador de tensión que la transforma

    Electricidad
    Hidráulica por Acción de Agua

    De todos las energías enunciadas anteriormente,
    la empleada para producir electricidad en grandes cantidades es
    la magnética.

    Su producción se basa en el hecho de que, al
    mover un conductor (material con gran movilidad de electrones) en
    presencia de un imán (campo magnético), en el
    conductor se produce un movimiento ordenado de electrones, como
    consecuencia de las fuerzas de atracción y
    repulsión originadas por el campo
    magnético.

    En esta forma de producción de electricidad se basa el
    funcionamiento de los alternadores, motores y
    dinamos.

    Alternador: Dispositivo capaz de transformar el
    movimiento rotativo en electricidad. (Produce Corriente
    Alterna)

    Motor: Dispositivo capaz de transformar la
    electricidad en movimiento rotatorio.

    Dinamo: Dispositivo capaz de transformar el
    movimiento rotativo en electricidad. (Produce Corriente
    Continua)

    Turbina: Dispositivo mecánico que
    transforma, la energía cinética de un
    fluido, en movimiento rotativo y viceversa

    Cualquier central eléctrica, basa su
    producción de electricidad en el giro de turbinas unidas a
    ejes de alternadores. Este giro se producirá por la
    caída de agua (central hidroeléctrica).

     Para ver el gráfico
    seleccione la opción "Descargar" del menú
    superior

    ¿Cómo funciona una central
    hidroeléctrica?

    La clave del diseño
    de las centrales hidroeléctricas está en un
    diseño
    adecuado de la tubería forzada de agua, que
    aumentará su velocidad, y en la elección de la
    turbina más adecuada para que extraiga la mayor cantidad
    posible de energía del agua en movimiento.
    Uno de los modelos
    más utilizados es la turbina Kaplan, con eje vertical y
    provista de paletas móviles, que le permiten adaptarse a
    las condiciones de presión del chorro de agua.

      Para ver el
    gráfico seleccione la opción "Descargar" del
    menú superior

    Electricidad
    Eólica por acción del aire

    Centrales eólicas
    El sol
    también es la causa del movimiento de grandes masas de
    aire desde zonas de alta presión a zonas de baja
    presión. Este viento se puede recoger por grandes
    hélices o molinos, conectados a un rotor.
    La clave de la conversión de la energía contenida
    en el aire en movimiento giratorio está en un
    diseño muy cuidadoso, tanto de las palas de la
    hélice como del multiplicador, que convierte su
    rotación lenta en un giro muy rápido.

    El viento choca contra las palas y provoca diferencias
    de presión entre sus dos caras, haciendo girar su
    estructura. Es un proceso idéntico al que hace avanzar un
    avión gracias al giro de la hélice.
    El engranaje multiplicador convierte el movimiento lento de la
    hélice en un giro rápido para activar el
    generador.

    El tamaño de las palas también está
    en relación con la cantidad de energía que
    producirá el molino.

    El emplazamiento de los molinos debe ser elegido
    cuidadosamente.

    Los mapas de
    potencialidad eólica marcan las zonas más adecuadas
    para la instalación de aerogeneradores que, por lo
    general, coinciden con las cumbres de montañas y sierras y
    con la costa.

    ¿Cómo funciona un
    aerogenerador?

    La eficiencia de
    conversión de la fuerza del viento en electricidad depende
    en gran medida del diseño de las palas de la
    hélice. Existen modelos muy
    diversos, con dos, tres y hasta seis palas. Deben soportar y
    aprovechar condiciones de presión del viento muy variables, por
    lo que su aerodinámica se diseña con tanto cuidado
    como la de un avión.
    Para
    ver el gráfico seleccione la opción
    "Descargar"

    El engranaje multiplicador transforma el giro lento de
    las palas del molino en un giro muy rápido que
    alimentará el generador. Todos estos mecanismos
    están colocados en una navecilla situada a gran altura
    sobre el suelo por medio
    de un soporte.

    Para ver
    el gráfico seleccione la opción "Descargar" del
    menú superior

    Electricidad por Energía Solar

    La energía que procede del sol es fuente directa
    o indirecta de casi toda la energía que usamos. Los
    combustibles fósiles existen gracias a la fotosíntesis que convirtió la
    radiación
    solar en las plantas y
    animales de
    las que se formaron el carbón, gas y petróleo.
    El
    ciclo del agua
    que nos permite obtener
    energía hidroeléctrica es movido por la energía
    solar que evapora el agua, forma nubes y las lleva tierra adentro
    donde caerá en forma de lluvia o nieve. El viento
    también se forma cuando unas zonas de la atmósfera son
    calentadas por el sol en mayor
    medida que otras.

    El aprovechamiento directo de la energía del sol
    se hace de diferentes formas:

    a) Calentamiento directo de locales por el
    sol

    En invernaderos, viviendas y otros locales, se aprovecha
    el sol para calentar el ambiente.
    Algunos diseños arquitectónicos buscan aprovechar
    al máximo este efecto y controlarlo para poder
    restringir el uso de calefacción o de aire
    acondicionado.

    Para ver el gráfico seleccione la
    opción "Descargar" del menú superior

     b) Acumulación del calor solar

    Se hace con paneles o estructuras
    especiales colocadas en lugares expuestos al sol, como los
    tejados de las viviendas, en los que se calienta algún
    fluido que se almacena el calor en depósitos. Se usa,
    sobre todo, para calentar agua y puede suponer un importante
    ahorro
    energético si tenemos en cuenta que en un país
    desarrollado más del 5% de la energía consumida se
    usa para calentar agua.

     c) Generación de electricidad

    Se puede generar electricidad a partir de la energía
    solar por varios procedimientos.
    En el sistema termal la energía solar se usa para
    convertir agua en vapor en dispositivos especiales. En algunos
    casos se usan espejos cóncavos que concentran el calor
    sobre tubos que contienen aceite. El aceite alcanza temperaturas
    de varios cientos de grados y con él se calienta agua
    hasta ebullición. Con el vapor se genera electricidad en
    turbinas clásicas. Con algunos dispositivos de estos se
    consiguen rendimientos de conversión en energía
    eléctrica del orden del 20% de la energía
    calorífica que llega a los colectores

    La luz del sol se puede convertir directamente en
    electricidad usando el efecto fotoeléctrico. Las

    células fotovoltaicas
    no
    tienen rendimientos muy altos. La eficiencia media
    en la actualidad es de un 10 a un 15%, aunque algunos prototipos
    experimentales logran eficiencias de hasta el 30%. Por esto se
    necesitan grandes extensiones si se quiere producir
    energía en grandes cantidades. 

    Uno de los problemas de
    la electricidad generada con el sol es que sólo se puede
    producir durante el día y es difícil y cara para
    almacenar. Para intentar solucionar este problema se están
    investigando diferentes tecnologías. Una de ellas usa la
    electricidad para disociar el agua, por
    electrólisis
    , en oxígeno e
    hidrógeno. Después el hidrógeno se usa como
    combustible para regenerar agua, produciendo energía por
    la noche.

    La producción de electricidad por estos sistemas es
    más cara, en condiciones normales, que por los sistemas
    convencionales. Sólo en algunas situaciones especiales
    compensa su uso, aunque las tecnologías van avanzando
    rápidamente y en el futuro pueden jugar un importante
    papel en la producción de electricidad. En muchos
    países en desarrollo se
    están usando con gran aprovechamiento en las casas o
    granjas a los que no llega el suministro ordinario de
    electricidad porque están muy lejos de las centrales
    eléctricas.

    Para ver el gráfico seleccione la
    opción "Descargar" del menú superior

     

    Angel Cevallos

    Nota al lector: es posible que esta página no contenga todos los componentes del trabajo original (pies de página, avanzadas formulas matemáticas, esquemas o tablas complejas, etc.). Recuerde que para ver el trabajo en su versión original completa, puede descargarlo desde el menú superior.

    Todos los documentos disponibles en este sitio expresan los puntos de vista de sus respectivos autores y no de Monografias.com. El objetivo de Monografias.com es poner el conocimiento a disposición de toda su comunidad. Queda bajo la responsabilidad de cada lector el eventual uso que se le de a esta información. Asimismo, es obligatoria la cita del autor del contenido y de Monografias.com como fuentes de información.

    Categorias
    Newsletter