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8 de mayo de 2008

Producción de energía eléctrica

Llevo un tiempo sin publicar entradas no tanto por falta de ideas, sino porque las que se me ocurren no me parecen lo suficientemente interesantes para publicarlas o hay algún aspecto que no controlo lo suficientemenete bien como para explicarlo claramente sin recurrir a términos técnicos (como dijo Einstein, "no entiendes realmente algo a menos que seas capaz de explicárselo a tu abuela"), pero he llegado a una conclusión sobre el primer tipo de ideas que es que tal vez si haya alguien a quien le interesen, así que las publicaré poco a poco.

Hoy voy a hablaros de eso que está tan de moda que es la producción de energía eléctrica. No voy a hablaros de energía renovables, centrales térmicas, nucleares ni nada de eso, lo dejo para próximas entradas, sino del principio básico de la generación de electricidad, la inducción electromagnética.

Pero antes recordemos qué es lo que llamamos electricidad. Como muchos recordaréis, la materia está compuesta por átomos. El átomo podríamos decir que es la parte más pequeña de un elemento químico que se puede tener pudiendo asegurar que eso que tenemos es ese elemento químico y no otra cosa. Los átomos a su vez están formados de varías partículas: los protones (carga eléctrica positiva) y neutrones (carga eléctrica neutra) que forman el núcleo, y los electrones (carga eléctrica negativa) que dan vueltas alrededor del núcleo. La corriente eléctrica es el movimiento de estos electrones debido a una difrencia de potencial, que podríamos decir que es lo que "empuja" a los electrones a moverse.

En una central eléctrica lo que se hace es crear una diferencia de potencial (también llamado tensión o voltaje) de forma que esto causa una corriente eléctrica. Y el fenómeno que causa esa diferencia de potencial es la inducción electromagnética.

Pero necesitamos otro ingrediente antes, el magnetismo (por algo se le llama inducción electromagnética). El magnetismo es ni más ni menos que eso que hace que los imanes se peguen a la nevera. Es un fenómeno por el cual unos materiales atraen (o repulsan) a otros. Imaginaos que cuando se acercan dos imanes, salieran de ellos algo parecido a brazos que se agarran unos a otros para juntarse. A esos brazos lo vamos a llamar, porque nos apetece, líneas de campo (podemos decir que el campo es la zona del espacio donde se nota el efecto de los imanes).

Como sabréis, aunque pongamos algo entre dos imanes, esto no afecta a su atracción (y si no lo sabéis, id ahora mismo a la nevera a coger dos imanes y poned un folio entre ellos, veréis como siguen pegados), ya que las líneas de campo pueden atravesar los materiales. Pues a la cantidad de líneas de campo que atraviesan una superficie, es el flujo magnético.

Ahora vamos a quid de la cuestión, la inducción eléctromagnética. Si nosotros ponemos una espira (un aro, para que nos entendamos) de material conductor (un material conductor es aquel que permite el movimiento de los electrones; el cobre del que están hechos los cables es un material conductor, el plástico no) entre dos imanes y variamos el flujo magnético que pasa a través de ella, se induce en la espira una diferencia de potencial que genera una corriente. Luego nosotros llevamos esa corriente a través de cables a donde queramos.

Para variar el flujo podemos hacer dos cosas: variar la intensidad del campo magnético, o variar el tamaño de la superficie que atraviesan las líneas de campo. Lo que se hace es lo segundo de forma ingeniosa. No es que se haga más grande o más pequeña la espira, sino que se le da vueltas. Si no entendéis como es, coged una hoja de papel y ponedla delante de vosotros, ahora giradla para ver la otra cara. Mientras la estáis girando parece que se va estrechando hasta que se convierte en una línea (cuando está paralela al suelo) y luego se va ensanchando hasta que termináis de girarla.

Al principio atraviesan la espira el máximo de líneas de campo posible. Según va girando, atraviesan menos, hasta que llega un punto (que sería cuando el papel está paralelo al suelo) que no atraviesa ninguna, tras lo cual, al seguir girando, aumenta el número de líneas, y vuelta a empezar. Así se varía el flujo, la cantidad de líneas de campo que atraviesan la espira, y se induce la diferencia de potencial que genera la corriente.

Este es el método con el que se genera casi toda la corriente eléctrica que llega a nuestras casa y que tan fácil hace todo. Digo casi toda porque los paneles fotovoltaicos funcionan de una manera muy distinta (como los de calculadoras o relojes; sería muy difícil meter espiras ahí dentro). Luego además tenemos las pilas, en las que se genera la corriente mediante procesos químicos.

Por supuesto, la inducción electromagnética tiene otros muchos usos, como en las cocinas. Las placas de inducción se llaman así precisamente porque consisten en un campo magnético al que varían la intensidad generando corrientes eléctricas en la sartén que calientan la comida. E incluso los frenos de los camiones se basan en otro efecto relacionado con esto.

Como podéis imaginar, el problema de la generación de energía eléctrica no está en la inducción, sino en la forma en que se hacen girar las espiras que hay en las centrales eléctricas. Pero eso sería asunto de una entrada futura.

7 comentarios:

  1. n00b dijo...

    qué tío, escribe una vez al mes y pa compensar llena la entrada de párrafos...

  2. Khultar Taaru dijo...

    Me gusta especialmente la definicion de atomo, nunca me lo habia planteado asi.

  3. flautistillo dijo...

    Aaaargh!

    Inducción magnética! Reconocerás que es lo más coñazo de la Física. Es pensar en ello y empiezan a acudir a mi mente como moscas hordas de integrales dobles. ¡Atrás, malditas!

    No obstante, como ingeniero eléctrico en potencia, te felicito por este post tan ameno y te recomiendo que hables un día de estos de las Leyes de Kirchhoff, o de cómo aparecen oscilaciones (forzadas, amortiguadas, resonantes...) en los circuitos eléctricos.

  4. Kunzahe dijo...

    @ n00b: puedes repartirlos en varios días si quieres xD Vale, es cierto que tengo que aprender a resumir.

    @ khultar taaru: me alegra que te guste, aunque lamentablemente no ha sido ocurrencia mía xD

    @ flautistillo: pues claro que es la parte más coñazo de la Física. Por suerte acabo de terminar la parte de electromagnetismo del temario. Me libro de ello al menos hasta el curso que viene, que tengo una asignatura sólo para ello.
    Respecto a lo de Kirchoff y las oscilaciones (sobre todo oscilaciones), el problema es que no se cómo afrontarlo desde un punto de vista divulgativo, perose estudiará la propuesta.

    Por supuesto, si cualquiera tiene curiosidad sobre algo, que pregunte y veremos qué se puede hacer.

  5. Valaingaur dijo...

    Ay! Qué bonita es la inducción magnética, sobre todo cuando una corriente en un circuito A induce un potencial en tu circuito B y te manda calibraciones, medidas y señales a tomar por el culo!

    Muy buen post, por cierto

  6. López dijo...

    Es una explicación muy básica, bastante completa y algo larga. Me ha gustado lo de las líneas de campo xD

  7. Anónimo dijo...

    Me encanto la informacion estubo muy clara y completa pero creo que le falto imagenes pero OK estubo bien pues me la pase buscando informacion asta q la encontre.GRACIAS!!!

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