Generación y transmisión de electricidad

La energía eléctrica es parte fundamental de nuestra vida diaria. Sin ella, difícilmente podríamos imaginarnos los niveles de progreso que el mundo ha alcanzado, pero ¿qué es, cómo se produce y cómo llega a nuestros hogares?

Toda la materia está compuesta por átomos y éstos por partículas más pequeñas, una de las cuales es el electrón. El modelo atómico de Bohr, muy utilizado para ilustrar la conformación del átomo, lo representa con los electrones girando en torno al núcleo, como lo hace la luna alrededor de la Tierra.  El núcleo del átomo está integrado por neutrones y protones. Los electrones tienen una carga negativa, los protones una carga positiva y los neutrones, como su nombre lo indica, son neutros, carecen de carga positiva o negativa.

Pues bien, algunos tipos de materiales están compuestos por átomos que pierden fácilmente sus electrones, y éstos pueden pasar de un átomo a otro. En términos sencillos, la electricidad no es otra cosa que electrones en movimiento. Así, cuando se mueven entre los átomos de la materia, se crea una corriente eléctrica.

La electricidad fluye mejor en unos materiales que en otros. La medida de la resistencia que un cable ofrece al paso de la corriente eléctrica depende de su grosor, longitud y el metal del que está hecho. A menor resistencia del cable, mejor será la conducción de la electricidad en el mismo. El oro, la plata, el cobre y el aluminio son excelentes conductores de electricidad. Los dos primeros resultarían demasiado caros para ser utilizados en los millones de kilómetros de líneas eléctricas que existen en el planeta, de ahí que el cobre y el aluminio sean utilizados más que cualquier otro metal en las instalaciones eléctricas.

La fuerza eléctrica que “empuja” los electrones es medida en volts. En México utilizamos energía eléctrica de 115 volts en nuestros hogares, pero en la industria y otras actividades se emplean, en ciertos casos, 230 volts (según la NOM, la tensión nominal de utilización en sistemas monofásicos ), o incluso voltajes superiores para mover maquinaria y grandes equipos.

En la Ciudad de México el servicio eléctrico comenzó en 1881, cuando la Compañía Knight instaló 40 lámparas incandescentes para sustituir el alumbrado público a base de aceite utilizado durante un siglo.

Así como se miden y se pesan las cosas que usamos o consumimos normalmente, también la energía eléctrica se mide en kilowatts-hora. El watt es una unidad de potencia y equivale a un joule por segundo. Para efectos prácticos, en nuestra factura de consumo de energía eléctrica se nos cobra por la cantidad de kilowatts-hora (kWh) que hayamos consumido durante un periodo determinado. Un kilowatt-hora equivale a la energía que consume:

•    Un foco de 100 watts encendido durante diez horas
•    Una plancha utilizada durante una hora
•    Un televisor encendido durante catorce horas
•    Un refrigerador pequeño en cuatro horas
•    Una computadora utilizada un poco más de tres horas.

Recuerde que kilo significa ‘mil’, por lo que un kilowatt-hora equivale a mil watts-hora. En los campos de la generación y consumo de electricidad se utilizan los megawatts hora (MW h), equivalentes a millones de watts hora; los gigawatts hora (GW h), miles de millones; y los terawatts hora (TW h), billones de watts hora.
¿Cómo se genera la electricidad?

Hay varias fuentes que se utilizan para generar electricidad: el movimiento del agua que corre y cae; el calor; la geotermia (el calor interior de la Tierra), la energía nuclear (del átomo), las energías renovables: solar, eólica; y la biomasa (leña, carbón, basura y rastrojos del campo).

En México el 78% de la electricidad se genera en plantas o centrales a base de combustibles fósiles, gas como gas natural, combustóleo o carbón, que los ocupan para producir calor y vapor de agua en una caldera. El vapor es elevado a una gran presión y llevado a una turbina, la cual está conectada a un generador, cuando ésta gira, el generador convierte ese movimiento giratorio en electricidad. Después de que el vapor pasó por la turbina, es llevado a una torre de enfriamiento, donde se condensa y se convierte nuevamente en líquido para ser utilizada otra vez en la caldera y repetir el proceso indefinidamente.

El proceso de generación es el siguiente: la turbina está unida por su eje al generador, el cual contiene un rotor bobinado que gira dentro de un campo magnético estacionario con espiras (embobinado) de un cable largo y grueso. Cuando giran el eje de la turbina y el magneto que está dentro del generador, se produce una corriente de electricidad en el cable. Esto se explica por medio de la Ley de inducción electromagnética de Faraday, que descrita en términos sencillos consiste en que cuando un cable o cualquier material conductor de electricidad se mueve a través de un campo magnético, cortando líneas de fuerza magnéticas, se produce una corriente eléctrica.

La electricidad producida por ejemplo en los generadores de la planta de Laguna Verde alcanzan unos 22 mil volts. En la planta ese voltaje es elevado a 230 ó 400 mil volts para que la electricidad pueda viajar largas distancias a través de cables de alta tensión y, después, mediante transformadores que reducen el voltaje, llegue a nuestros hogares, escuelas, industrias, comercios, oficinas, etcétera.

Según un estudio publicado por la Comisión Europea, el 62% de la capacidad de generación de electricidad instalada en la Unión Europea en 2009 fue de origen renovable, principalmente energía eólica.

¿Qué son los sistemas de transmisión eléctrica?
Uno de los grandes problemas de la electricidad es que no puede almacenarse, sino que debe ser transmitida y utilizada en el momento mismo que se genera. Este problema no queda resuelto con el uso de acumuladores o baterías, como las que utilizan los coches y los sistemas fotovoltaicos, pues sólo son capaces de conservar cantidades pequeñas de energía y por muy poco tiempo. Conservar la electricidad que producen las grandes plantas hidroeléctricas y termoeléctricas es un reto para la ciencia y la tecnología. En algunos lugares se aprovechan los excedentes de energía eléctrica o la energía solar para bombear agua a depósitos o presas situados a cierta altura; el agua después se utiliza para mover turbinas y generadores, como se hace en las plantas hidroeléctricas.

En cuanto se produce la electricidad en las plantas, una enorme red de cables tendidos e interconectados a lo largo y ancho del país, se encargan de hacerla llegar, casi instantáneamente, a todos los lugares de consumo. Miles de trabajadores vigilan día y noche que no se produzcan fallas en el servicio; cuando éstas ocurren, acuden a la brevedad posible a reparar las líneas para restablecer la energía. Para ellos existen centros de monitoreo, estratégicamente situados, para mantener una vigilancia permanente en toda la red. A veces, los vientos, las lluvias y los rayos, entre otras causas, afectan las líneas de transmisión, por ello deben ser revisadas y reparadas por los técnicos, ya sea en las ciudades o en el campo.

Del estado de Chiapas a la Ciudad de México un avión comercial tarda más de una hora en llegar. La electricidad cubre ese trayecto en una fracción de segundo, pues viaja prácticamente a la velocidad de la luz. Antes de llegar a su destino, el voltaje es reducido en subestaciones y mediante transformadores cercanos a los lugares de consumo. En las ciudades, el cableado eléctrico puede ser aéreo o subterráneo. Para hacer llegar la electricidad a islas pobladas se utilizan cables submarinos.

Cuando la electricidad entra a nuestra casa, pasa por un medidor. La lectura del medidor generalmente la efectúa cada dos meses un empleado de la compañía que nos proporciona el servicio. El medidor marca la cantidad de kilowatts-hora que consumimos cada día. Es importante que sepas cómo tomar la lectura de tu medidor y entender los datos que contiene tu aviso-recibo (factura de consumo).

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