Orígen y distribución de la energía eléctrica
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La energía eléctrica es uno de los principales temas en las agendas políticas, económicas, tecnológicas y culturales del mundo. Se trata de un recurso necesario para la vida porque permite realizar ayudar a la producción.
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Generación de electricidad En México, la Comisión Federal de Electricidad (CFE) es la empresa encargada de generar, transmitir, distribuir y comercializar la energía eléctrica para 25.6 millones de clientes, lo que representa casi 80 millones de mexicanos. La generación de energía eléctrica en la CFE se realiza en centrales hidroeléctricas, termoeléctricas, eólicas y nucleares. De acuerdo con datos de la CFE, al cierre del mes de marzo de 2008 se contó con una capacidad efectiva instalada para generar energía eléctrica de 49,893.34 Megawatts (MW), de los cuales 11,456.90 MW son de productores independientes (termoeléctricas); 11,054.90 MW son de hidroeléctricas; 22,371.69 MW corresponden a las termoeléctricas de la CFE; 2,600.00 MW a carboeléctricas; 959.50 MW a geotermoeléctricas; 1,364.88 MW a la nucleoeléctrica, y 85.48 MW a la eoloeléctrica.
Tipos de generación de energía eléctrica Termoeléctrica: en el proceso termoeléctrico existe una clasificación de tipos de generación, según la tecnología utilizada para hacer girar los generadores eléctricos. Vapor: con vapor de agua se produce el movimiento de una turbina acoplada al generador eléctrico. Turbogas: con los gases de combustión se produce el movimiento de una turbina acoplada al generador eléctrico. Ciclo combinado: combinación de las tecnologías de turbogas y vapor. Dual: combustóleo y carbón Geotermoeléctrica: vapor extraído del subsuelo Nucleoeléctrica: uranio enriquecido Hidroeléctricas: aprovechamiento de la energía potencial del agua embalsada en una presa situada a más alto nivel que la central. Centrales eólicas: energía obtenida del viento; es decir, se obtiene de la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire y las vibraciones que el aire produce Centrales solares 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.
Sistemas de distribución Los sistemas de distribución de energía eléctrica se clasifican en industriales, comerciales, urbanos y rurales. En los primeros se comprende a los grandes consumidores de energía eléctrica como son las industrias del acero, químicas, petróleo y papel, entre otras, que reciben el suministro en alta tensión. El caso de los sistemas de distribución comerciales es el término colectivo para sistemas de energía existentes dentro de grandes complejos comerciales y municipales, como edificios de gran altura, bancos, supermercados, escuelas, aeropuertos, hospitales y puertos, entre otros. Con los sistemas de distribución urbana se alimenta de energía eléctrica a poblaciones y centros urbanos de gran consumo, pero con una densidad de cargas pequeña. Son sistemas en los cuales es muy importante la adecuada selección en los equipos y el dimensionamiento. Por último, los sistemas de distribución rural se encargan del suministro eléctrico a zonas de menor densidad de cargas, por lo cual requieren de soluciones especiales en cuanto a equipos y a tipos de red. Debido a las distancias largas y las cargas pequeñas, es elevado el costo del kWh consumido.
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Tipos de corriente eléctrica Una corriente eléctrica es la circulación de cargas o electrones a través de un circuito eléctrico cerrado, que se mueven siempre del polo negativo al polo positivo de la fuente de suministro. Los dos tipos más comunes de corrientes eléctricas son la corriente alterna (CA) y corriente directa (CD) o continua, en la primera, la magnitud y dirección de la corriente varían cíclicamente. La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la senoidal; sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de onda periódicas, como la triangular o la cuadrada. Además, utilizada genéricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas, pero las señales de audio y de radio transmitidas por los cables eléctricos son también ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin más importante suele ser la transmisión y recuperación de la información codificada (o modulada) sobre la señal de la CA. Por su parte, la corriente directa circula siempre en un solo sentido; es decir, del polo negativo al positivo de la fuente de fuerza electromotriz que la suministra. Esa corriente mantiene siempre fija su polaridad, como es el caso de las pilas, baterías y dinamos.
Transformador Un transformador es un aparato que convierte energía eléctrica de CA de un nivel de voltaje dado en energía de otro nivel de voltaje. Consta de una bobina de cable situada junto a una o varias bobinas más y que se utiliza para unir dos o más circuitos de CA, aprovechando el efecto de inducción entre las bobinas. La bobina conectada a la fuente de energía se llama bobina primaria. Las demás reciben el nombre de bobinas secundarias. Un transformador cuyo voltaje secundario sea superior al primario se llama transformador elevador. Si el voltaje secundario es inferior al primario este dispositivo recibe el nombre transformador reductor. El producto de intensidad de corriente por voltaje es constante en cada juego de bobinas, de forma que en un transformador elevador el aumento de voltaje de la bobina secundaria viene acompañado por la correspondiente disminución de corriente.
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Voltaje y corriente Una corriente eléctrica es la tasa de flujo de carga que pasa por alguna región de espacio. La mayor parte de las aplicaciones prácticas de la electricidad tienen que ver con corrientes eléctricas. Por ejemplo, la batería de una luz de destellos suministra corriente al filamento de la bombilla cuando el interruptor se conecta. Una gran variedad de aparatos domésticos funcionan con corriente alterna. En estas situaciones comunes, el flujo de carga fluye por un conductor: por ejemplo, un alambre de cobre. Por su parte, el voltaje, tensión o diferencia de potencial es la presión que ejerce una fuente de suministro de energía eléctrica o fuerza electromotriz (FEM) sobre las cargas eléctricas o electrones en un circuito eléctrico cerrado, para que se establezca el flujo de una corriente eléctrica. Matriz y acometida La matriz es la red de distribución de un concesionario. La acometida es la derivación que parte de esta red de distribución eléctrica hacia la caja de medición para suministrar energía a la instalación del usuario. El punto de entrega es conocido como empalme. Se considera a la acometida como parte de una instalación eléctrica comprendida entre la red de distribución (incluye el empalme) y la caja de conexión y medición o la caja de toma.
VA (volt-ampere) Es la unidad de la potencia aparente en corriente eléctrica. En la corriente directa o continua, es prácticamente igual a la potencia real pero en corriente alterna puede diferir dependiendo del factor de potencia. Los voltamperes se obtienen del producto aritmético de la multiplicación del voltaje por la intensidad.
Vatio o watt Es la unidad de potencia del Sistema Internacional (SI) de Unidades. Su símbolo es W. Es el equivalente a 1 joule por segundo (1 J/s) y es una de las unidades derivadas. Expresado en unidades utilizadas en electricidad, el vatio es la potencia producida por una diferencia de potencial de 1 voltio y una corriente eléctrica de 1 amperio (1 VA). La potencia eléctrica de los aparatos eléctricos se expresa en vatios, si son de poca potencia, pero si son de mediana o gran potencia se expresa en kilovatios (kW) que equivale a 1000 vatios. Un kW equivale a 1,35984 CV (caballos de vapor).
Voltio Voltio o volt es la unidad derivada del SI para el potencial eléctrico, fuerza electromotriz y el voltaje. Recibe su nombre en honor de Alessandro Volta, quien en 1800 inventó la pila voltaica, la primera batería química. Es representado simbólicamente por V.
Ampere Un ampere (1 A ) se define como la corriente que produce una tensión de un volt (1 V ), cuando se aplica a una resistencia de un ohm (1? ). Un ampere equivale una carga eléctrica de un coulomb por segundo (1C/seg ) circulando por un circuito eléctrico, o lo que es igual, 6 300 000 000 000 000 000 = (6,3 1018) (seis mil 300 billones) de electrones por segundo fluyendo por el conductor de dicho circuito. Por tanto, la intensidad (I) de una corriente eléctrica equivale a la cantidad de carga eléctrica (Q) en coulomb que fluye por un circuito cerrado en una unidad de tiempo.
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