La electricidad constituye una corriente que se encuentra presente en cada uno de los días de nuestras vidas, es importante para la mayoría de los usos que se le da a los electrónicos e infraestructura. A partir de su hallazgo, ha transformado al planeta en una fuente de energía con diversidad y utilidad. En el artículo, analizaremos los términos esenciales de la electricidad, la generación, la distribución, las usos y las novedosas investigaciones en esta hermosa área.
Pero primero, ¿qué es la electricidad?
La electricidad abarca todos los fenómenos físicos relacionados con la presencia y el movimiento de materia cargada eléctricamente. Cada cuerpo contiene cargas eléctricas tanto positivas como negativas. En un cuerpo neutro (plástico, papel o incluso vidrio), estas cargas positivas y negativas se anulan entre sí. Sin embargo, cuando un objeto pierde esta neutralidad, adquiere una carga eléctrica (se electrifica). La carga eléctrica es una característica inherente de la materia que es responsable de los fenómenos eléctricos y electromagnéticos. Las cargas del mismo signo (negativo+negativo y positivo+positivo) se repelen, mientras que las cargas de signo opuesto se atraen.
Además, la corriente eléctrica es generada por el flujo de electrones a través de un conductor como ciertos metales o gases. Por convención, la dirección de la corriente eléctrica es del polo positivo (+) al polo negativo (-).
Por tanto, existen dos tipos de corriente eléctrica: corriente continua (DC) y corriente alterna (AC):
- La corriente continua se caracteriza por un flujo de electrones que fluye de forma continua y unidireccional en un circuito. Es producido por generadores electroquímicos o electrónicos como baterías, celdas o paneles solares.
- La corriente alterna, por otro lado, fluye alternativamente, cambiando de dirección a intervalos regulares llamados ciclos. Se produce en centrales eléctricas mediante alternadores. En un sistema de corriente alterna, el flujo de electrones se invierte periódicamente, moviéndose primero en una dirección y luego en la otra. La corriente alterna es ampliamente utilizada para la distribución de electricidad en redes eléctricas.
Para medir y evaluar este flujo eléctrico, existen cuatro parámetros fundamentales:
- Voltaje eléctrico (expresado en voltios, V): indica la concentración de cargas eléctricas en un material. Se puede comparar con la presión del agua en una tubería cuando el grifo está cerrado.
- Amperaje (expresado en amperios, A): mide el flujo de electrones en un conductor, similar al flujo de agua que sale de un grifo.
- Potencia eléctrica (medida en vatios, W, o más comúnmente en kilovatios, kW y megavatios, MW): determina la cantidad de energía transmitida y se calcula multiplicando el voltaje por la corriente. Se puede asociar a la potencia del chorro de agua cuando sale del grifo.
- Electricidad: evalúa la cantidad de electricidad producida o consumida en un período determinado. Se mide principalmente en kilovatios hora (kWh), megavatios hora (MWh), gigavatios hora (GWh) y teravatios hora (TWh). La energía eléctrica se obtiene multiplicando la potencia eléctrica por el tiempo de uso, expresado en horas.
Esta corriente eléctrica se puede producir a partir de diversas fuentes de energía que se dividen en tres categorías principales:
- Combustibles fósiles: Los combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas natural se producen extrayendo estas materias primas de depósitos subterráneos. Una vez extraídos, pasan por un proceso de transformación, como la refinación del petróleo, para obtener combustibles fósiles aprovechables. Estos combustibles luego se queman en plantas de energía térmica para producir calor, que luego se convierte en electricidad usando turbinas de vapor. Aunque las reservas de estas materias primas son abundantes, no son renovables. Las emisiones de CO₂ de su quema contribuyen al cambio climático
- Energía nuclear: La energía nuclear se produce mediante reacciones de fisión nuclear en reactores nucleares. Las centrales nucleares utilizan uranio enriquecido como combustible. Cuando los núcleos de uranio son bombardeados con neutrones, se dividen en dos, liberando una gran cantidad de energía en forma de calor. Una vez capturado, este calor se aprovecha para generar vapor, que a su vez hace girar una turbina para producir electricidad. Aunque se considera un combustible fósil, a menudo se lo ve como una alternativa a otros combustibles fósiles porque no produce CO₂ al generar electricidad. Sin embargo, plantea problemas de seguridad y gestión de desechos radiactivos.
- Energías renovables: aprovechan las fuentes naturales de energía y tienen la ventaja de generar poca o ninguna contaminación.
Las principales fuentes de energía renovable son:
- Energía solar: permite producir electricidad a partir del sol gracias a los paneles fotovoltaicos. Los paneles fotovoltaicos se utilizan para convertir directamente la luz solar en electricidad. Las células fotovoltaicas contenidas en los paneles están compuestas de materiales semiconductores que liberan electrones cuando se exponen a la luz. Estos electrones generan una corriente eléctrica que puede usarse para alimentar dispositivos o almacenarse en baterías. Como energía verde, la energía solar ocupa un lugar cada vez mayor en el mix energético.
- Energía eólica: utiliza el viento para hacer girar las turbinas eólicas, que impulsan las turbinas para generar electricidad. El viento hace girar las aspas de la turbina eólica, que hacen girar un generador en el interior. Este generador luego convierte la energía cinética del viento en energía eléctrica. Los parques eólicos a menudo se instalan en áreas donde los vientos son fuertes y constantes, sin embargo, los avances tecnológicos ahora permiten almacenar energía eólica para compensar los períodos de poco viento. Sin embargo, las turbinas eólicas pueden generar problemas de ruido y molestias visuales, aunque estos problemas se están mitigando con el desarrollo de turbinas eólicas marinas.
- Hidroelectricidad: aprovecha la fuerza de las mareas o ríos para generar electricidad. Las grandes presas se construyen sobre los ríos para formar embalses. Cuando el agua se libera a través de las turbinas, la energía cinética del agua se convierte en energía mecánica, que hace girar las turbinas y genera electricidad. Las centrales hidroeléctricas pueden ser de varios tamaños, desde grandes presas hasta pequeñas instalaciones que aprovechan los ríos. La hidroelectricidad es una fuente bien establecida de energía renovable.
Pero estas tres fuentes no son las únicas capaces de producir electricidad.
Dentro de la generación de energía eléctrica, los animales igualmente poseen un rol significativo. Algunos seres vivos capaces de generar electricidad. Generalmente, este energía se genera por un órgano eléctrico o por unas «celulas especiales» denominadas «electrolitos». La energía que genera este animal es importante para que puedan subsistir en los lugares que les corresponden, comer, defenderse y, además, movilizarse. La anguila eléctrica es tal vez la fauna con más fama, sin embargo hay otros ejemplos, como la raya de torpedo, la raya del este y el gecko.
En conclusión, la electricidad tiene un rol significativo dentro de nuestras existencia diarias. A partir de su hallazgo, ha transformado al planeta en una fuente de energía con diversidad y utilidad. Descendemos en los principios de la electricidad, comprendida la manera en que se producen sus fenómenos físicos y las características de medición, como por ejemplo, el voltaje, la corriente, la potencia y la energía eléctrica.
También, estudiamos los diferentes tipos de electricidad, que son, la corriente continua y la corriente alterna, además de las diferentes formas de producir energía, que incluyen los recursos fósiles, la nuclear, la solar, la hidroeléctrica y la eólica. Al fin y al cabo, igualmente hallamos que ciertas especies de fauna son capaces de generar su propia energía con el fin de subsistir y adecuarse a su habitat. La energía eléctrica continúa haciendo un rol importante en la sociedad contemporánea, y la preservación de su función en el futuro todavía es mayormente complicada.