relación entre la inducción electromagnética de michael faraday y
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RELACIÓN ENTRE LA INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA FARADAY Y LAS CENTRALES ELÉCTRICAS DE MICHAEL ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN 2. INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA DE FARADAY 3. CENTRALES ELÉCTRICAS 4. BIBLIOGRAFÍA 1. INTRODUCCIÓN Si bien a lo largo de la historia de la ciencia, científicos como Newton o Einstein requieren una atención especial por sus logros y descubrimientos realizados, no menos reconocimiento requiere Michael Faraday. Las aportaciones realizadas por Newton en el campo de la dinámica fueron importantísimas, al igual que los descubrimientos realizados por Einstein en el terreno de la física relativista, pero bien y que decir de la generación de electricidad, alguien se podría imaginar una vida sin electricidad. La electricidad sin duda alguna se ha convertido en un recurso prácticamente indispensable para nuestra moderna sociedad, facilitando el desarrollo de innumerables tareas y contribuyendo sin duda alguna al desarrollo y consolidación de varios sectores como: -Social -Económico -Industrial -Laboral, etc. Pues bien, sin duda alguna todo este desarrollo y evolución en lo referente a la generación de electricidad, tiene su origen en los trabajos realizados en el siglo XIX por el científico Michael Faraday sobre los efectos producidos por campos magnéticos variables, lo que posteriormente recibiría el nombre de inducción electromagnética. Por ello desde mi punto de vista este científico se debe de considerar como uno de los más grandes de la historia de la ciencia, casi al mismo nivel que Einstein o Newton, por lo cual y dada su contribución al desarrollo en la generación de la electricidad dedicaremos el siguiente apartado. 2. INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA DE FARADAY Michael Faraday (1791-1867) se puede considerar que vivió de forma bastante pobre, lo que impedía pagar unos estudios. Tuvo una infancia y educación que se puede considerar bastante normal, hasta que a los 13 años comenzó a realizar sus primeros trabajos, donde sin duda alguna se iría despertando poco a poco su interés por la ciencia. Su primer trabajo fue como ayudante de biblioteca donde se encargaba fundamentalmente de los recados. Pronto ascendería a aprendiz de oficio donde sin duda alguna comenzaría a despertad su gran interés por la ciencia. Faraday alentado por este gran interés científico comenzaría a leer la gran cantidad de libros que diariamente pasaban por sus manos gracias a su trabajo en la biblioteca, lo que poco a poco haría que sus conocimientos sobre la ciencia fueran aumentando, en este sentido podemos decir que Michael Faraday se puede considerar como un autodidacta. En este sentido se pude decir que de todos los libros que pasaban por las manos de Michael Faraday, eran precisamente los artículos de contenido de electricidad los que despertaban un mayor interés en Michael Faraday. Así fascinado por el contenido de unos artículos sobre electricidad, fabricó una pila voltaica con la que desarrolló diversos experimentos electroquímicos. Posteriormente pasaría a entrar a formar parte del equipo de investigadores dirigido por el célebre químico Sir Humphry Davy (descubridor del sodio, potasio, el bario, el calcio y otros elementos), lo que le permitió trabajar en el laboratorio de este destacado investigador. Pronto pasaría de ser ayudante del maestro a sucesor del mismo en el Instituto Real, al cual permaneció ligado durante casi toda su vida. Davy le abrió el camino para entrar en contacto con las ideas científicas más importantes de la época y muy pronto su fama como investigador iría aumentando a gran velocidad al realizar diversas experiencias como químico analítico entre las que podemos destacar la siguiente: Faraday consiguió aislar el benceno por primera vez. Pues bien, a medida que su fama como investigador se incrementaba, aumentaba también el atrevimiento de este científico. Así en desacuerdo con los criterios de sus contemporáneos, que contemplaban la electricidad como un fluido que se desplazaba entre los cuerpos, Faraday se atrevió a postular el origen de la electricidad fuera de este misterioso fluido. Faraday propuso que el origen de la electricidad estaba relacionado con ciertas propiedades energéticas. Para ello tuvo que suponer que el espacio que separa dos cuerpos que se atraen o se repelen estaba lleno de lo que tiraba de estos. Faraday imaginó la existencia de una especie de tubos elásticos que se extendían a lo largo de las cargas o polos atrayéndolos o empujándolos. Estas ideas un tanto ingenuas de Faraday abrirían el camino a la noción de campo de fuerzas. Durante sus experiencias destinadas a reforzar su idea describió el fenómeno de la descomposición de ciertas sales en sus componentes elementales al ser atravesadas por corrientes eléctricas, que él mismo bautizó como electrólisis. Aunque sin duda alguna, el trabajo más importante realizado por Faraday se extendería del 1820 al 1862. En el se recoge la aportación más importante de Faraday a la ciencia: la inducción electromagnética imprescindible para la unificación de los fenómenos magnéticos y eléctricos iniciada por Oersted. Si Oersted y también André Marie Ampère, un matemático y físico francés creador de la electrodinámica, habían obtenido magnetismo por electricidad, ¿por qué no se podría invertir el procedimiento y producir electricidad por magnetismo? Los anteriores intentos de detectar este fenómeno fracasaron porque intentaban encontrar corrientes en hilos arrollados en imanes estáticos, siendo Faraday la primera persona en darse cuenta de que la inducción electromagnética es un fenómeno dinámico, es decir se necesita un cambio en el efecto magnético productor de la corriente. Así se puede producir generación de corriente a través de un dispositivo adecuado formado por un hilo conductor y un imán, de estas dos formas fundamentalmente: -Por una variación en la intensidad (fuerza de la corriente) -Por medio de movimiento de un imán Al descubrimiento y posterior desarrollo de este fenómeno debemos entre otras cosas, las centrales eléctricas, que pasaremos a estudiar en el siguiente apartado, y cuyo funcionamiento se basa exclusivamente en este principio de inducción en el que se tiene un generador que será un dispositivo formado por un conductor a modo de espira en el interior de unos potentes imanes. Pues bien, una vez que tenemos este dispositivo montado, como ya apuntó Faraday para que se produzca electricidad se necesita movimiento, (puesto que la inducción electromagnética es un fenómeno dinámico) movimiento que será producido por el agua en el caso de una central hidroeléctrica, por el viento en el caso de una central eólica, etc. 3. CENTRALES ELÉCTRICAS Las centrales eléctricas son instalaciones cuya única finalidad será producir y generar electricidad. Para ello harán uso del principio de inducción electromagnética mencionado anteriormente. Las centrales eléctricas suelen tener un nombre que hace referencia a la energía primaria utilizada, así aquellas que hacen uso de la fuerza del viento se llaman eólicas, las que utilizan la energía procedente del agua se denominan hidráulicas, etc. Según su finalidad podemos clasificarlas en: -Centrales principales: Este tipo de instalaciones proporcionará energía de forma continua. -Centrales punta: La finalidad de este tipo de centrales como su propio nombre indica será la de cubrir las grandes demandas energéticas en horas punta. -Centrales reserva: Su finalidad principal será la de cubrir cualquier tipo de eventualidad que puedan sufrir las centrales principales, a fin de que no cese el suministro eléctrico. -Centrales socorro: Su función principal es básicamente la misma que la de las centrales reserva, es decir, cubrir las necesidades energéticas en caso de avería de la central principal, con la única diferencia respecto las anteriores centrales, de que se trata de instalaciones móviles que pueden desplazarse rápidamente hacia el lugar donde las necesiten. Entre las principales centrales eléctricas que podemos encontrar en la actualidad podemos destacar las siguientes por su gran importancia para la sociedad: Centrales hidroeléctricas: Producen energía eléctrica gracias a la energía que proviene del agua. Para aprovechar la energía procedente del agua es necesario es necesario de la existencia de una gran infraestructura en la que deben aparecer componentes como estos: presas, pantanos, canales de derivación, etc. Si bien todo esto parece un montaje bastante sofisticado, conviene recordar que este tipo de recurso energético se viene utilizando desde tiempos muy lejanos que nos llevan a la antigua Roma. Ya en la antigua Roma se utilizaba la energía cinética procedente del agua para mover grandes ruedas hidráulicas que utilizaban para moler el trigo. Aunque no sería hasta la aparición del ingeniero John Smeaton, el cual realizó la construcción de grandes ruedas hidráulicas de hierro, cuando el aprovechamiento de este tipo de recurso energético sufrió un verdadero impulso. Ya en la Revolución Industrial la energía hidroeléctrica ayudaría de forma decisiva a la consolidación de las grandes sociedades Se pueden clasificar en: -Centrales de alta presión: Para alturas de saltó superiores a los 200 m. -Centrales demedia presión: Para alturas de salto hidráulico comprendidas entre 20 y 200 m. -Centrales de baja presión: Para alturas inferiores a 20 m. También se pueden clasificar según el estado del agua utilizada en: -Centrales de agua corriente -Centrales de agua embalsada Centrales termoeléctricas: En este tipo de instalaciones tiene lugar una conversión de energía calorífica en energía mecánica y esta posteriormente se transformará en energía eléctrica. Su funcionamiento básico consiste en generar corrientes de vapor que hacen girar los álabes de una turbina que convierten este tipo de energía cinética en energía eléctrica en el generador. La energía calorífica puede provenir de la combustión de combustibles fósiles (carbón, petróleo o gas) o de la fisión de núcleos de uranio. En el primer caso habría que hablar de una central térmica clásica, mientras que en el segundo caso estaríamos hablando de una central nuclear. Los impactos medioambientales de ambos tipos de centrales térmicas son sobradamente conocidos. En las centrales de carbón o gas el principal inconveniente procede de la multitud de contaminantes generados en la combustión de estos combustibles fósiles que están generando importantes trastornos como: -El efecto invernadero -Lluvia ácida -Problemas respiratorios, etc. En las centrales nucleares, sin duda alguna, el principal problema lo constituye la gran problemática que supone la eliminación de sus residuos radiactivos. Centrales eólicas: En este tipo de centrales se aprovecha la energía cinética procedente del viento para accionar grandes hélices que producirá que se produzca electricidad en el generador. Al igual que la energía hidráulica este tipo de energía se viene utilizando desde tiempos muy lejanos (para mover los barcos, en agricultura, etc.), de tal manera que lo único que ha cambiado es el tipo de tecnología empleada para su aprovechamiento. Así en una moderna central eólica podemos encontrar los siguientes componentes: -Rotor o turbina: Es el encargado de transformar la energía cinética del viento en energía mecánica. -Sistema de orientación: Su función es la de orientar de forma correcta al rotor. -Sistema de regulación: Su misión principal es regular la velocidad del rotor. -Conversor energético: Es donde tiene lugar la transformación de la energía. -Coraza: Su misión principal es proteger el conversor energético. -Soporte: Es el sostén de toda la instalación, y además proporciona una altura suficiente al rotor mejorando así su captación. Centrales solares: Sin duda alguna, la gran necesidad por parte del hombre de buscar nuevas fuentes alternativas ha producido el desarrollo de las centrales solares. En las centrales solares se aprovecha la energía procedente del sol para transformarla en energía calorífica o en energía eléctrica en virtud al efecto fotovoltaico. Respecto este último tipo de instalaciones solares, en donde tiene lugar la conversión de la energía solar en eléctrica, que es lo que nos ocupa, diremos que este tipo de instalaciones constan básicamente de un conjunto de elementos, llamados células solares o células fotovoltaicas, dispuestos en forma de paneles, en los que tiene lugar la transformación de forma directa de la energía solar en energía eléctrica. La luz solar, como toda onda electromagnética, transporta energía en la forma de un flujo de fotones. Estos fotones, cuando inciden en determinado tipo de materiales, y bajo ciertas condiciones, provocan una corriente eléctrica. Es lo que se conoce como efecto fotovoltaico. Las células solares o fotovoltaicas son, por lo tanto, pequeños elementos fabricados de un material semiconductor cristalino (generalmente, silicio) que, al ser golpeados por la radiación solar, convierten la energía luminosa en energía eléctrica por efecto fotovoltaico. Sin duda alguna, uno de los principales inconvenientes que encuentra este tipo de energía es que todavía el coste necesario para llevar a cabo una instalación de este tipo sigue siendo muy elevado, dado el elevado coste del tipo de material utilizado para su construcción, no obstante las ventajas que este tipo de recurso energético ofrece son muchas, ya que entre otras cosas se reducirían de manera bastante considerable, los problemas ocasionados al medioambiente. 4. BIBLIOGRAFÍA: -Tipler, Poul A. (1996): Física. Ed. Reverté S.A. Barcelona -Purcell, E.M. (1988): Electricidad y magnetismo. Ed. Reverté S.A. Barcelona -Sancho Gómez, J. (1976). “Química general”. 5ª Edición. Madrid: Librería Internacional Romo, S. L. -Babor, J. A. e Ibarz Arnáez, J. (1972). “Química general moderna”. 7ª Edición. Barcelona: Editorial Marín, S. A. -Petrucci, R. H. y Hatwood, W. (1998). “Química general, principios y aplicaciones modernos”. Madrid: Prentice Hall Iberia. -Burbano De Ercilla, S.; Burbano García, E.; Gracia Muñoz, C. (1993): Física general. Mira Editores. Zaragoza -Wood, Robert (1991): Magnetismo. Serie Mc. Graw Hill de divulgación científica. Madrid -Serway, Raymond A. (1997): Electricidad y magnetismo. Ed. Mc Graw-Hill Interamericana Editores S. A. México AUTORÍA: Juan Manuel Rodríguez Única. Licenciado en Ciencias Químicas por la Universidad de Granada. Profesor de física y química.
