Iniciación a la Electricidad

Excelente infografía desrrollada por los profesores Juan Manuel Fernández y Jose Luis García del IES – FR Martín Sarmiento (Pontevedra). Enfocado a proporcionar un mayor conocimiento sobre la energía eléctrica, las instalaciones básicas de las viviendas y el desarrollo didáctico de los contenidos curriculares de los cursos de la ESO, especialmente para 4º de ESO.

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Inducción electromagnética.

Os presento una curiosa infografía que nos ayudará a entender el fenómeno de la inducción eletromagnética que ya comento en los post sobre magnetismo y electromagnetismo y sobre la máquina eléctrica: motor y alternador.

El funcionamiento de muy intuitivo, únicamente hay que arrastrar el imán hasta los arrollamientos e introducirlo.  Haciendo clic en Flip magnet, podemos cambiar la orientación Norte-Sur del imán. Podemos mostrar u ocultar las lineas del campo magnético del imán haciendo clic en Show field lines. Y podemos practicar con dos tipos de arrollamientos para entender que el aumento del número de spiras del arrollamiento hace que aumente la inducción (para esto seleccionaremos 1 ó 2 coils).

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Simulador de circuitos eléctricos básicos.

A continuación os presento un simulador de circuitos eléctricos básico compuesto por diversas resistencias y baterías, pudiendo elegir entre un modo de funcionamiento real (considerando la resistencia interna de las baterias) o ideal (sin considerarlo). Si pulsamos Instructions nos dará unas breves instrucciones visuales del funcionamiento de la aplicación, tras pulsar I want to read the  instructions (Quiero leer las instrucciones) después solo tenemos que clicar Show me, para que nos muestre visualmente como funciona.

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Uranio. Ciclo del combustible nuclear.

Se denomina combustible nuclear a todo aquel material que haya sido adaptado para poder ser utilizado en la generación de energía nuclear. El término combustible nuclear puede referirse tanto al material (físil o fusionable) por sí mismo como al conjunto elaborado y utilizado finalmente, es decir, los haces o manojos de combustible, compuestos por barras que contienen el material físil en su interior, aquellas configuraciones que incluyen el combustible junto con el moderador o cualquier otra. El combustible nuclear por excelencia es el uranio, sin embargo en la naturaleza aparece de forma que no es directamente utilizable en las instalaciones nucleares por lo que es preciso tratarlo. De cada gramo de uranio natural el 99,28 % de la masa es ²³⁸U, el 0,71% ²³⁵U y 0,005% ²³⁴U. Los reactores PWR y BWR funcionan obteniendo la energía de la fisión de los átomos de ²³⁵U contenidos en el combustible y de otras reacciones nucleares, principalmente la fisión del ²³⁹Pu generado por activación del ²³⁸U. Para que los reactores moderados por agua ligera (PWR, BWR, VVER, …) puedan funcionar es necesario aumentar la proporción del isótopo ²³⁵U desde el 0,71% con el que se presenta en la naturaleza hasta una concentración de entre el 2% y el 5%, mediante un proceso llamado enriquecimiento de Uranio.

La siguiente presentación nos ilustra el proceso de obtención del uranio ya enriquecido para su utilización en los reactores nucleares.

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Otro punto de vista:

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Magnetismo y electromagnetismo.

Lineas de fuerza de un campo magnético

En física, el magnetismo es un fenómeno por el que los materiales ejercen fuerzas de atracción o repulsión a otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades magnéticas detectables fácilmente como el níquel, hierro y sus aleaciones que comúnmente se llaman imanes. Sin embargo todos los materiales son influenciados, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético.

El conocimiento del magnetismo se mantuvo limitado a los imanes, hasta que en 1820, Hans Christian Ørsted profesor de la Universidad de Copenhague, descubrió que un hilo conductor sobre el que circulaba una corriente ejercía una perturbación magnética a su alrededor, que llegaba a poder mover una aguja magnética situada en ese entorno. Muchos otros experimentos siguieron, con André-Marie Ampère, Carl Friedrich Gauss, Michael Faraday y otros que encontraron vínculos entre el magnetismo y la electricidad. James Clerk Maxwell sintetizó y explicó estas observaciones en sus ecuaciones de Maxwell. Unificó el magnetismo y la electricidad en un solo campo, el electromagnetismo.

Los siguientes videos nos ilustras estos temas de forma clara y amena. En el primero de ellos analizamos la inducción magnética , los distintos tipos de imanes y las lineas de fuerza de sus campos magnéticos y se termina analizando el fenómeno de inducción electromágnetica.

Experimento de Faraday-Henry sobre la interacción de fenómenos eléctricos y magnéticos.

El relé

El relé, es un dispositivo electromecánico, que funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. Fue inventado por Joseph Henry en 1835.

Relé

La siguiente presentación nos da una idea precisa sobre que es y como funciona un relé.

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La siguiente infografía nos da otra perspectiva de este elemento.

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Ampliación: el relé con enclavamiento.

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Problemas de circuitos eléctricos básicos.

Hola chicos, os recomiendo que intenteis resolver los problemas sin ver las soluciones en primer lugar. Si teneis dudas u os atascais entonces mirad.

• Problemas de circuitos eléctricos básicos.

Energías renovables (III). Energía hidráulica.

Una central hidroeléctrica es aquella que se utiliza para la generación de energía eléctrica mediante el aprovechamiento de la energía potencial del agua embalsada en una presa situada a más alto nivel que la central. El agua se lleva por una tubería de descarga a la sala de máquinas de la central, donde mediante enormes turbinas hidráulicas se produce la generación de energía eléctrica en alternadores. La siguiente infografía nos ilustra sobre su funcionamiento y tipos de centrales hidreléctricas.

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Aquí tenemos una animación que nos aclara este tema.

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Bueno, una vez conocida la técnica de producción de la energía eléctrica por medio de una central hidroelétrica me gustaría comentar algo sobre los tipos de presas que se construyen para embalsar el agua. Principalmente hay dos tipos:

• Las presas de de arco o bóveda.
• Las presas de gravedad.

Presas de arco o bóveda.

Este tipo de presa utiliza los fundamentos teóricos de la bóveda. La curvatura presenta una convexidad dirigida hacia el embalse, así la carga del agua se distribuye por toda la presa hacia los extremos; las paredes de los estrechos valles y cañones donde se suele construir este tipo de presa. En condiciones favorables, esta estructura necesita menos hormigón (por que son mucho más baratas) que la de gravedad, pero es difícil encontrar emplazamientos geográficos donde se puedan construir. A continuación podemos ver algunos ejemplos de presas de bóveda, sin duda el ejemplo más famoso del mundo es la Hoover Dam, la Presa Hoover, ubicada en los EEUU.

Otra presa:

Presas de gravedad.

son todas aquellas en las que su propio peso es el encargado de resistir el empuje del agua. El empuje del embalse es transmitido hacia el suelo, por lo que éste debe ser muy estable capaz de resistir, el peso de la presa y del embalse. Constituyen las represas de mayor durabilidad y que menor mantenimiento requieren.

Su estructura recuerda a la de un triángulo isósceles ya que su base es ancha y se va estrechando a medida que se asciende hacia la parte superior aunque en muchos casos el lado que da al embalse es casi de posición vertical. La razón por la que existe una diferencia notable en el grosor del muro a medida que aumenta la altura de la presa se debe a que la presión en el fondo del embalse es mayor que en la superficie, de esta forma, el muro tendrá que soportar más fuerza en el lecho del cauce que en la superficie. Para hacernos una idea gráfica su perfil sería este de la imagen.

Actualmente la presa de gravedad más famosa actualmente es la presa de Las Tres Gargantas, en el rio YangTse, será la obra más grande del mundo a dia de hoy. Si quieres información más exhaustiva de esta presa haz clic en este enlace. (Más información). La siguiente infografía nos ilustra sobre su situación y construcción.

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Imagenes de la presa:

Durante la construcción y prácticamente finalizada:

Si quieres saber más sobre presas puedes hacer clic en el siguiente enlace. (Más información).

Electricidad, algo de historia con un poco de humor.

En esta película de dibujos animados nuestro amigo Cantinflas recorre la historia de la electricidad encontrándose con gente famosa como Thales de Mileto, William Gilbert, Benjamin Franklin y más. Muy divertido.

La energía eléctrica es la forma de energía más utilizada. Gracias a la flexibilidad en la generación y transporte, se ha convertido en la forma más extendida de consumo de energía. El inconveniente de esta forma de energía es la imposibilidad de almacenamiento en grandes cantidades y que las líneas de transmisión son muy costosas. La electricidad es un fenómeno físico originado por cargas eléctricas, estáticas o en movimiento, y por su interacción.

Bueno, pues para irnos «iluminando» sobre que es la electricidad de forma básica, tenemos este otro video.