Transporte de la Electricidad

La Red de Transporte de Energía Eléctrica es la parte del sistema de suministro eléctrico constituida por los elementos necesarios para llevar hasta los puntos de consumo y a través de grandes distancias la energía generada en las centrales eléctricas.

Para ello, los volúmenes de energía eléctrica producidos deben ser transformados, elevándose su nivel de tensión. Esto se hace considerando que para un determinado nivel de potencia a transmitir, al elevar el voltaje se reduce la corriente que circulará, reduciéndose las pérdidas por Efecto Joule. Con este fin se emplazan subestaciones elevadoras en las cuales dicha transformación se efectúa empleando transformadores, o bien autotransformadores. De esta manera, una red de transmisión emplea usualmente voltajes del orden de 220 kV a 400 kV, denominadose alta tensión.

Parte fundamental de la red de transporte de energía eléctrica son las líneas de transporte.

Una línea de transporte de energía eléctrica o línea de alta tensión es básicamente el medio físico mediante el cual se realiza la transmisión de la energía eléctrica a grandes distancias. Está constituida tanto por el elemento conductor, usualmente cables de cobre o aluminio, como por sus elementos de soporte, las Torres de alta tensión.

La siguiente presentación de consumer nos ilustra este tema.

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Energías no Renovables (I). Energía Térmica

Proviene generalemente de combustibles fósiles como petroleo, carbón y gas natural.

La producción de energía sigue en todos los casos este esquema:
1) El calor generado al quemar el combustible (carbón, petróleo o gas natural) se emplea para calentar agua en una caldera, que se transforma en vapor a alta presión.
2) Este vapor de agua se dirige hacia unas turbinas y las hace girar, debido a su empuje.
3) Un alternador o generador, el aparato capaz de producir electricidad, está acoplado a las turbinas, de manera que a medida que estas giran, se produce la energía eléctrica.
4) El generador está conectado a un transformador que eleva la tensión de la corriente eléctrica para que se distribuya por los tendidos eléctricos.
Además existe un sistema de refrigeración que permite convertir el vapor de agua que
ha pasado por las turbinas en agua líquida, que es retornada a las calderas para volver a comenzar el ciclo.
Inconvenientes: el mayor problema de las centrales térmicas de carbón o petróleo es la contaminación provocada por los gases emitidos a la atmósfera durante la combustión del petróleo, carbón o gas natural. También la producida por los sistemas de refrigeración en corrientes de agua cercanas (por ejemplo, ríos), pues se puede alterar drásticamente la temperatura del agua afectando al ecosistema del medio.

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Energías no Renovables (II). Energía Nuclear

El sistema más usado para generar energía nuclear utiliza el uranio como combustible. En concreto se usa el isótopo 235 del uranio que es sometido a fisión nuclear en los reactores. En este proceso el núcleo del átomo de uranio (U-235) es bombardeado por neutrones y se rompe originándose dos átomos de un tamaño aproximadamente mitad del de uranio y liberándose dos o tres neutrones que inciden sobre átomos de U-235 vecinos, que vuelven a romperse, originándose una reacción en cadena.

La fisión controlada del U-235 libera una gran cantidad de energía que se usa en la planta nuclear para convertir agua en vapor. Con este vapor se mueve una turbina que genera electricidad.

El mineral de uranio se encuentra en la naturaleza en cantidades limitadas. Es por tanto un recurso no renovable. Suele hallarse casi siempre junto a rocas sedimentarias. Hay depósitos importantes de este mineral en Norteamérica (27,4% de las reservas mundiales), Africa (33%) y Australia (22,5%).

El mineral del uranio contiene tres isótopos: U-238 (9928%), U-235 (0,71%) y U-234 (menos que el 0,01%). Dado que el U-235 se encuentra en una pequeña proporción, el mineral debe ser enriquecido (purificado y refinado), hasta aumentar la concentración de U-235 a un 3%, haciéndolo así útil para la reacción.

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Energías Renovables (I). Energía Hidroeléctrica

Mediante una presa se construye un embalse de agua en el curso de un río. La gran masa de agua embalsada está situada a una cierta altura, por lo que posee una gran cantidad de energía potencial. Al abrir las compuertas de la presa el agua cae desarrollando una gran cantidad de energía cinética que se usará para empujar unas turbinas acopladas a un generador. El generador está conectado a un transformador donde se modifican las características de la corriente eléctrica para distribuirla por los tendidos eléctricos.

Aunque es una energía limpia, su mayor inconveniente es la alteración de los cursos naturales de los ríos, la inundación de los terrenos embalsados y la generación de microclimas que pueden afectar a la flora y la fauna.

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Energías Renovables (II). Energía Solar Fotovoltaica

La energía solar es la energía obtenida directamente del Sol. La radiación solar incidente en la Tierra puede aprovecharse, por su capacidad para calentar, o, directamente, a través del aprovechamiento de la radiación en dispositivos ópticos o de otro tipo. Es un tipo de energía renovable y limpia, lo que se conoce como energía verde.
La potencia de la radiación varía según el momento del día, las condiciones atmosféricas que la amortiguan y la latitud. Se puede asumir que en buenas condiciones de irradiación el valor es superior a los 1000 W/m² en la superficie terrestre.

Se denomina energía solar fotovoltaica a una forma de obtención de energía eléctrica a través de paneles fotovoltaicos.

Los paneles, módulos o colectores fotovoltaicos están formados por dispositivos semiconductores tipo diodo que, al recibir radiación solar, se excitan y provocan saltos electrónicos, generando una pequeña diferencia de potencial en sus extremos. El acoplamiento en serie de varios de estos fotodiodos permite la obtención de voltajes mayores en configuraciones muy sencillas y aptas para alimentar pequeños dispositivos electrónicos.

A mayor escala, la corriente eléctrica continua que proporcionan los paneles fotovoltaicos se puede transformar en corriente alterna e inyectar en la red eléctrica, operación que es muy rentable económicamente pero que precisa todavía de subvenciones para una mayor viabilidad.

El proceso, simplificado, sería el siguiente: Se genera la energía a bajas tensiones (380-800 V) y en corriente continua. Se transforma con un inversor en corriente alterna. Mediante un centro de transformación se eleva a Media tensión (15 ó 25 kV) y se inyecta en las redes de transporte de la compañía.

En entornos aislados, donde se requiere poca potencia eléctrica y el acceso a la red es difícil, como estaciones meteorológicas o repetidores de comunicaciones, se emplean las placas fotovoltaicas como alternativa económicamente viable. Para comprender la importancia de esta posibilidad, conviene tener en cuenta que aproximadamente una cuarta parte de la población mundial no tiene acceso a la energía eléctrica.

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Energías Renovables (III). Energía Solar Térmica

La energía solar térmica o energía termosolar consiste en el aprovechamiento de la energía del Sol para producir calor que puede aprovecharse para cocinar alimentos o para la producción de agua caliente destinada al consumo de agua doméstico, ya sea agua caliente sanitaria, calefacción, o para producción de energía mecánica y a partir de ella, de energía eléctrica. Esta última es la aplicación que que ilustra la infografía posterior. Una central térmica solar o central termosolar es una instalación industrial en la que, a partir del calentamiento de un fluido mediante radiación solar y su uso en un ciclo termodinámico convencional, se produce la potencia necesaria para mover un alternador para generación de energía eléctrica como en una central térmica clásica.

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Energía Renovables (IV). Energía del mar

El mar ofrece diversas posibilidades de aprovechamiento energético:

- La energía maremotriz es la que se extrae de las mareas. Se trata de una fuente de energía muy difusa cuyo aprovechamiento requiere unas condiciones muy especiales.
- La energía de las olas es la obtenida a partir del movimiento del oleaje.
- La energía maremotérmica es la que aprovecha la diferencia de temperatura existente entre la superficie y las zonas más profundas del océano.
La siguiente infografía nos permite comprender el funcionamiento de alguna de estas instalaciones.

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Energías Renovables (V). Energia Eólica

La energía eólica es la energía obtenida del viento, es decir, aquella que se obtiene de la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire y así mismo las vibraciones que el aire produce.

El término eólico viene del latín Aeolicus, perteneciente o relativo a Éolo o Eolo, dios de los vientos en la mitología griega y, por tanto, perteneciente o relativo al viento. La energía eólica ha sido aprovechada desde la antigüedad para mover los barcos impulsados por velas o hacer funcionar la maquinaria de molinos al mover sus aspas. Es un tipo de energía verde.

Los vientos son generados a causa del calentamiento no uniforme de la superficie terrestre por parte de la radiación solar, entre el 1 y 2% de la energía proveniente del sol se convierte en viento. De día, las masas de aire sobre los océanos, los mares y los lagos se mantienen frías con relación a las áreas vecinas situadas sobre las masas continentales.

Los continentes absorben una menor cantidad de luz solar, por lo tanto el aire que se encuentra sobre la tierra se expande, y se hace por lo tanto más liviana y se eleva. El aire más frío y más pesado que proviene de los mares, océanos y grandes lagos se pone en movimiento para ocupar el lugar dejado por el aire caliente.

La energía del viento es utilizada mediante el uso de máquinas eólicas (o aeromotores) capaces de transformar la energía eólica en energía mecánica de rotación utilizable, ya sea para accionar directamente las máquinas operatrices, como para la producción de energía eléctrica. En este último caso, el sistema de conversión, (que comprende un generador eléctrico con sus sistemas de control y de conexión a la red) es conocido como aerogenerador.

La siguiente infografía nos aclara todos estos aspectos:

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Energías Renovables (VI). Energía Geotérmica

La energía geotérmica es aquella energía que puede ser obtenida por el hombre mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. El calor del interior de la Tierra se debe a varios factores, entre los que caben destacar el gradiente geotérmico, el calor radiogénico, etc. Geotérmico viene del griego geo, “Tierra”, y thermos, “calor”; literalmente “calor de la Tierra”.
La siguiente infografía nos aclara los conceptos básicos sobre la energía geotérmica.

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Energías Renovables (VII). Energía de la Biomasa

Se entiende por biomasa toda materia biológica que puede utilizarse como fuente de energía. En la actualidad se utiliza como biomasa los residuos forestales o agrícolas, poda de árboles, estiércol de animales, cultivos energéticos (biocarbulantes), residuos sólidos urbanos (RSU), etc. La biomasa se puede como combustible en centrales térmicas de biomasa, que funcionan de forma idéntica a las centrales térmicas de combustibles fósiles.

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Introducción a la Electricidad CNICE (3º ESO)

Curso interactivo de nivel medio-básico para iniciarse en la electricidad. Incluye actividades de autoevaluación. CNICE Si quieres ver esta presentación haz clic en este enlace.

Electrónica Digital I 4º ESO

Presentación del profesor José Guillén Granado donde se analizan los pasos para resolver problemas de circuitos combinacionales a un nivel de 4º de ESO (determinación de variables de entrada y salida, tabla de verdad, obtención de la función canónica, simplificación por tablas de Karnaugh e implementación con puertas lógicas).
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Tema Electricidad (1º ESO)

Presentación del profesor José Guillén Granado que incluye teoría con pequeñas animaciones, preguntas tipo test y finalmente cuestiones para responder en el cuaderno.

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Introducción a la Electricidad

Iniciación a la Electricidad - Electrónica

Excelente infografía desrrollada por los profesores Juan Manuel Fernández y Jose Luis García del IES "FR Martín Sarmiento" (Pontevedra). Enfocado a proporcionar un mayor conocimiento sobre la energía eléctrica, las instalaciones básicas de las viviendas y el desarrollo didáctico de los contenidos curriculares de los cursos de la ESO.

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