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Energía de propulsión humana en
bicicleta

La mayoría de las personas del siglo XXI somos tan analfabetos en temas energéticos que
hemos quedado reducidos a simples “abonados” de las corporaciones que producen y
comercializan energía. Nuestra civilización se ha lanzado históricamente sobre cualquier
fuente de energía disponible. Primero, fueron las llamadas energías de sangre (animales
domésticos y esclavos humanos) luego al aprovechamiento del viento y el agua (velas, norias,
etc.) hasta que de pronto descubrimos el vapor quemando madera o carbón y luego ya
llegamos al paroxismo con los combustibles fósiles líquidos y la fisión del átomo. El vapor nos
permitió a su vez generar un vector energético como la electricidad. Y hoy la electricidad
aporta la energía a un 40 % de las necesidades humanas (especialmente, en el ámbito
doméstico). Pero para la producción de electricidad hemos descubierto otras formas más
sostenibles que el sucio petróleo y la peligrosa radiactividad: son las llamadas energías
renovables (la fotovoltaica, la eólica, la mareomotriz, la minihidráulica, etc.).




Pero a menudo nos descuidamos de otra fuente renovable nada despreciable: la energía
humana como fuente para producir electricidad. Este reportaje quiere ser una aproximación a
la energía de propulsión humana mediante la bicicleta para usos domésticos (otro cantar es
la bicimanía para volar, navegar, etc. que sería objeto de otro reportaje).

Capacidad energética del ser humano




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Central energética a propulsión humana a base de pedaleo comunitario.
La fuerza mecánica de los humanos nace de la aportación energética de los alimentos que
dan movimiento a la musculatura e intervienen en el buen funcionamiento metabólico que nos
permite la vida. El valor de los alimentos (vegetales y animales) es proporcional a la cantidad
de energía que nos proporciona cuando se metaboliza en presencia de oxígeno. La unidad de
medida es el Joule, aunque por tradición se emplea también la caloría que equivale a la
cantidad de calor que necesitamos para aumentar en un grado la temperatura de un gramo de
agua (ver cuadro de equivalencias al final del texto) [1]. Este unidad energética es muy
pequeña por lo que la aportación energética de los alimentos se mide en kilocalorías (1 kcal =
1.000 calorías). Las dietas humanas contienen entre 1.000 kcal/día hasta 4.000 kcal/día. La
cantidad de energía varía según la actividad que desarrollemos. No es lo mismo cortar leña
que correr o atender el trabajo en una oficina. Una parte de la energía de los alimentos está
destinada a lo que se llama mantenimiento metabólico basal (incluida la necesidad del reposo
o dormir). En una persona adulta de unos 70 kg este mínimo vital se lleva ya unas 1.650 kcal
en alimento. Aquí también es importante la dieta o aportación calórica de cada tipo de
alimento. Mientras los hidratos de carbono proporcionan 4 kcal por gramo, igual que las
proteínas, las grasas proporcionan 9 kcal por gramo. El combustible que ingerimos pues es
determinante para la actividad que realizamos. Si consumimos más que no gastamos, pues
uno engorda y podemos perder calidad metabólica (o sea perjudicar nuestra salud).




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Máquina de coser montada sobre un triciclo en Yakarta. Foto Wiki Commons.
La potencia media energética humana, con alimentación adecuada, está alrededor de los 150
W sobre una máquina capaz de su aprovechamiento, como es una bicicleta. Un aficionado al
ciclismo puede dar fácilmente unas 90 pedaladas por minuto (1,5 pedaladas por segundo), de
los que ya se consumen unos 100 W en mover el peso de las propias piernas. Los niveles de
potencia que un ser humano puede proporcionar pedaleando depende de la fortaleza
muscular, pero también del tiempo. Por breves espacios de tiempo sobre una bicicleta se
pueden desarrollar potencias de hasta 400 W (determinados ciclistas de competición en
un sprint), pero lo habitual es que para usos energéticos extendidos durante varias horas, no
se supere los 50 W de potencia. Igualmente, el trabajo muscular depende también de la
interacción con el entorno del ser humano. No es lo mismo el pedaleo estacionario que en
ruta. En movimiento sobre un camino el ciclista ha de vencer la resistencia al viento y el
rozamiento de la superficie por donde se circula. Además, la disponibilidad de líquidos y
alimentos en el recorrido, la temperatura ambiental, etc. también influyen en la potencia final
desarrollada por quien pedala.




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El potencial energético de la propulsión humana en bicicleta está condicionada por
el propio diseño del ciclo y muy especialmente del sistema de pedaleo. Foto: Rotor
RS4X de Rotor Componentes Tecnológicos.
Finalmente, la potencia real que podemos ejercer depende de la relación entre la velocidad de
rotación en revoluciones por minuto y el rendimiento en la transmisión. Adentrarnos en el
mundo de la ciencia sobre la bicicleta nos obligaría a una extensión y nivel de comprensión
que ultrapasa la finalidad de este artículo. Sin embargo, de forma simplificada podemos
afirmar que una bicicleta con un plato en el eje de pedaleo de 48 dientes y un engranaje de 12
dientes en la transmisión nos permite un desarrollo con sólo una pérdida del 10 % respecto a
un ideal como es 15:1. En otras palabras aplicando 50 W de potencia el pedaleo nos
entregaría 45 W. Sin embargo, hay otras partes que intervienen como son la medida de las
bielas o también la propia posición del ciclista. Igualmente, el diseño del plato aporta mejoras
en la eficiencia. Este es el caso de los plato ovalados oQring y el plato articulado Rotor [2]
desarrollados por al empresa española Rotor Componentes Tecnológicos que incrementan
entre un 11 % y el 16 % la potencia respectivamente en comparación con un plato dentado
convencional. Pero si en vez de desplazarnos con la bicicleta, lo que queremos es generar
energia eléctrica, el rendimiento final obtenido dependerá del ingenio que genere la energía
eléctrica, en este caso la dinamo o generador.
En síntesis, un ciclista de unos 70 kg que pedalee entre 10 y 20 km/h consume entre 245 y
410 kcal/hora. Un ejercicio de esta potencia durante una hora al día y por semana supondría
quemar entre 1 y 1,5 kg de grasa y nos aportaría la energía necesaria para ver una película en
DVD sobre una pantalla plana de unas 19 pulgadas.
Redescubriendo la energía de los pedales
Partiremos del principio que una de las máquinas más eficientes para transmitir la potencia
energética humana es la bicicleta. Recordemos que cuando uno se desplaza en bicicleta se
consumen alrededor de 0,15 calorías por gramo de peso del individuo y por kilómetro,
comparado con 0,75 calorías andando. Montados en una bicicleta, tanto por la posición del
cuerpo como por su diseño preparado para el movimiento de la mayor masa muscular
disponible en el ser humano (las piernas), se llega a grados de eficiencia elevados de hasta el
25 %. No es extraño pues que la invención de la bicicleta y de la electricidad pronto tuvieran
una convergencia tecnológica. En seguida se aplicó al movimiento de la rueda la posibilidad
de producir la iluminación para circular de noche con la llamada dinamo que rodaba sobre la
cubierta neumática. Más tarde este mismo principio de generación eléctrica se aplicó sobre los
bujes de las ruedas (dinamos de buje) que reducen la pérdida energética por el rozamiento.
Finalmente, los propios engranajes ciclistas han servido para imaginar un sin fin de
aplicaciones para obtener energía mecánica de una forma más eficiente.




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Herramienta de taladro accionada por pedaleo difundida por el grupo CCAT de la
Universidad de Humbolt (EUA).
A principios de los años 70 y como resultado de la crisis energética muchas personas volcaron
su capacidad intelectual para buscar cómo obtener energía con sistemas autónomos y menos
dependientes del petróleo. Sin duda, las energías renovables, y en especial los ingenios
eólicos y solares fueron de los primeros. Pero también recibió una significativa atención la
energía de propulsión humana. Un libro histórico en este sentido es Pedal Power in work,
leisure and transportation (Pennsylvania: Rodale Press, 1974) de James C. McCullagh que
recopila algunas de las experiencias en el ámbito del aprovechamiento de la potencia de los
pedales incluidas máquinas como los dynapod (dinamo de pié) o artilugios para trabajos
mecánicos accionados a pedales. Hoy hay pedales generadores de electricidad para
proporcionar iluminación, elevar agua con una bomba, pero también para trabajos mecánicos
como moler grano, descascarillar frutos secos, mover herramientas como pulidoras, etc. La
variedad de artilugios para generar trabajo en bicicleta constituye uno de los elencos de
tecnología apropiada más interesantes de todo lo disponible.
Existen diseños múltiples para realizar trabajos de forma más eficiente a partir de la energía
que puede brindar el pedaleo. Son las llamadas bicimáquinas como los que promueve la
organización mexicana Centro Autónomo para la Creación Intercultural de Tecnologías
Apropiadas en México o la organización guatemalteca Maya Pedal. Estas organizaciones,
además de diseñar sus bicimáquinas pues tienen también el objetivo de recuperar bicicletas
viejas. Los inventos en este ámbito de lo que podemos llamar tecnologías apropiadas vienen
desarrollándose por todo el planeta. Un ejemplo, curioso son las máquinas de coser a pedales
que en Yakarta en Indonesia forman parte de los trabajadores a domicilio que ofrecen sus
servicios de forma ambulante; razón por la cual van sobre un triciclo. La bicicleta como fuente
de energía mecánica es sin duda la que tiene el mayor abanico de aplicaciones descritas y
documentadas.




Licuadora a base de pedaleo fabricada por Maya Pedal reciclando piezas de
bicicleta viejas.

Aplicaciones cicloeléctricas
Una de las revoluciones a las que asistiremos en los próximos años será la generación
eléctrica con energía de propulsión humana. Lo que puede parecer una broma es una realidad
gracias a las posibilidades que otorgan los nuevos imanes cerámicos y los diseños de
generadores y estabilizadores que permite la microelectrónica de los semiconductores. Estos
sistemas de generación eléctrica con pedaleo parten habitualmente de un principio básico que
es producir la electricidad con un generador de corriente continua para que sea almacenada a
una batería y de esta ya de forma estabilizada convertirla si es necesario a corriente alterna
para alimentar pequeños electrodomésticos caseros. La clave en la conversión eléctrica de la
energía del pedaleo está en que el rango de velocidad puede ser muy variable y esto exige,
como hemos comentado, el almacenamiento previo. Sin embargo, puede que cuando se
implante la autoproducción energética en el ámbito doméstico se diseñen inversores capaces
de inyectar cicloelectricidad alterna a la red.
Un caso de tecnología emergente en el ámbito de la generación eléctrica a partir de las
bicicletas son las dinamos de buje. Estas dinamos situadas en lugar del buje tradicional tienen
la ventaja de tener menos rozamiento y un mayor potencial energético. Gracias a ello
actualmente se han convertido ya en una tecnología muy apreciada para cargar, mientras se
pedalea, pequeñas utilidades microelectrónicas tales como teléfonos móviles, aparatos de
MP3, GPS, etc. Las dinamos de buje empezaron a ser populares a partir de 1940 por ser más
eficientes que las dinamos de botella que perdían eficiencia debido al rozamiento con el
neumático. El coeficiente de rozamiento que añaden las dinamos de buje es mínimo y aunque
su peso puede ser unas 5 veces mayor que un buje le aportan una gran utilidad a la rueda.




Dinamo de buje de SON, sistema de transmisión de la energía generada por la
dinamo hasta la batería polivalente (según una idea de Dahon) que permite
posteriormente la recarga de pequeñas utilidades microelectrónicas. El cargador
PedalPower+ puede necesitar de unas 2,5 horas de pedaleo para que la dinamo
de buje haga una carga completa de nuestro teléfono móvil.

El rozamiento de noche cuando la luz está encendida es algo mayor, pero tanto con la luz
apagada como en funcionamiento a 15 km/h no supone más que un decrecimiento en el
rendimiento del pedaleo inferior al 10 %. La cantidad de luz que ofrecen es en base a la
legislación alemana para bicicletas que exige 0,75 W de luz a 5 km/h y 2,7 W a 15 km/h.

Actualmente, existen esencialmente tres fabricantes: la inglesa Sturmey-Archer, la japonesa
Shimano y la alemana Schmidt Maschinenbau (SON). Esta última ofrece también el modelo
XS100 para ruedas de bicicletas plegables.
Junta con la dinamo de buje algunos fabricantes han desarrollado ya estabilizadores de la
corriente continua para cargar aparatos microelectrónicos, caso del E-Werk de Busch&Müller.
En general son dispositivos diseñados para modular la electricidad continua generada por la
dinamo de buje para que sea adecuada al aparato que queremos recargar durante nuestro
paseo. Otras marcas han lanzado baterías de alta capacidad que almacenan la electricidad
generada en la dinamo de buje que luego podemos traspasar a los pequeños gadgets
microelectrónicos.

Kits de cicloenergía eléctrica




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Kit de producción energética para una bicicleta de la empresa americana
Windstream Power. Uno de los de mayor calidad que existen en el mercado.
Finalmente, hay que destacar los kits decicloenergía que basan su tecnología en potentes
generadores de corriente continua que se adjuntan a caballetes de entrenamiento para
bicicletas. Sobre estos caballetes, nuestra bicicleta convencional puede convertirse en
bicicleta estática y de este modo pedalear en casa a la vez que generamos energía eléctrica.
En este caso la calidad energética o el mejor rendimiento de los mismos dependen de un buen
diseño ya que además del generador propiamente dicho deben tener un buen eje así como
una superficie de rodamiento con el mínimo de fricción posible. Entre los kits de mayor calidad
destaca el norteamericano de Windstream capaces de proporcionar unos 20 Ah en un ritmo de
pedaleo sostenible. Si lo usamos de cargador para una batería de 12 V este tipo de
generadores pueden entregar 240 W a 15 V máximo. Pero existen verdaderos forofos del
llamado Pedal Power capaces de convertir una bicicleta en una verdadera máquina productora
de energía. Los manuales y trabajos en este campo son innumerables. Tanto informaciones
accesibles en internet, como la hoja técnica de David Gordon, hasta el libro de Tamara
Dean, The Human-Powered Home publicado por NewSociety, ofrecen posibilidades para
aprender sobre el tema. Al fin y al cabo, diseñarse su propio kit de cicloenergía
autónomo destinado a países no desarrollados no es tan difícil y la información no falta en
internet donde pueden encontrarse ingenios diversos.




Sistema de generación eléctrica con múltiples bicicletas. Una dinamo-generador
para la rueda de una bicicleta para generar electricidad deRollergen. Mesa de
pedaleo para alimentar un ordenador portátil.

El segundo elemento clave de estos kits son las baterías. Windstream, por ejemplo se
suministra con baterías de 20 a 60 Ah en 12 voltios que pueden proporcionar de 240 a 720
Wh, las cuales, una vez cargadas gracias a la energía mecánica del pedaleo, disponen de
suficiente energía para suministrar varias horas de electricidad en continua o en alterna (si
añadimos un inversor) para un ordenador, la televisión y otros pequeños electrodomésticos de
nuestro hogar. Los generadores más usuales de bicicletas rinden unos 200 W y a 12 V
pueden proporcionar de 8 a 17 Ah (jo posaría : pueden proporcionar un máximo de 17 Ah ...)
con un ritmo de pedaleo respetable. Otro producto interesante es el Shakti de la
empresaRollergen, que de forma muy compacta ofrece 100 W de potencia y es especialmente
adecuado para actividades de cooperación.




Kit de producción energética demostrativo haciendo funcionar un Scalextric, una
actividad pedagógica propiedad del Institut Català de l'Energia en Barcelona.
Obsérvese en la imagen de la izquierda el motor generador de 200 W y la
superficie de rodamiento. Foto: Fundación Tierra.

Estos kits son interesantes porqué en si mismos llevan la esencia de las bases de
conocimiento esencial sobre la electricidad. El motor tiene una potencia pero en función de
nuestro pedaleo y las revoluciones del mismo, el voltaje es variable. Una experiencia bien
interesante es el Scalextric cicloeléctrico. Los cochecitos funcionan entre 6 y 12 V de corriente.
Con un motor de 200 W se observa perfectamente cuanto pedaleo es necesario para que el
coche avance y sobretodo el esfuerzo que hay que hacer si queremos que corra a máxima
velocidad. Lo máximo que los chavales han sido capaces de generar en estas experiencias
son 140 W·h, según han observado en Intiam Ruai, una de las empresas pioneras en la
pedagogía de las renovables, son 140 W·h.




Detalle de uno de los famosos árboles navideños de propulsión ciclista que el
Ayuntamiento de Barcelona puso en las calles en el 2008-09. Nótese la escasa
calidad del kit generador como muestra la imagen de la izquierda. Se trata de
simple dinamo de botella deslizándose sobre un cilindro giratorio; una auténtica
chapuza tecnológica que se vio nuevamente en el Festival de la Infancia 2009-10
de Barcelona. Foto: Fundación Tierra.

Otra aplicación de la energía humana generadora de electricidad es la diseñada por la
empresa Azimut360 que llama anthroposinergía y en la que el movimiento de la dinamo se
consigue con la fuerza de una rueda que a modo de volante de inercia le da estabilidad al
pedaleo y facilidad para la producción energética. Esta aplicación se puso en marcha para el
proyecto En Clave de Sol diseñada por la Asociación Producciones Callejeras que impulsan
conciertos musicales con renovables y energía biomotriz. El diseño de etas bicimáquinas
energéticas es sin duda una de las más interesantes para producir electricidad limpia. La
energía de la dinamo se pasa por un regulador que la envía a una batería y desde la misma se
conecta a los equipos de música implicados en el sistema. En fin, una buena iniciativa para
convertir los eventos artísticos y musicales no sólo una actividad sostenible y participativa.




Las bicicletas con volante de inercia para generar electricidad y convertir en
autónomos energéticamente los conciertos musicales con renovables y bici. Fotos:
Fundación Tierra.

Más allá de la cantidad de energía que un kit cicloeléctrico puede entregarnos de forma
alternativa y renovable, estas aplicaciones cicloeléctricas tienen una componente pedagógica
muy importante pues nos dan una relación directa del esfuerzo que supone la generación de
energía eléctrica y la necesidad del ahorro de la misma. Sin ir más lejos y como ejemplo,
pedalear a buen ritmo durante treinta minutos nos aportaría 1 hora de consumo para un
ordenador portátil. Sin duda, las aplicaciones didácticas en este caso pueden doblar en interés
al objetivo de producción energética, aunque ésta tampoco es despreciable y aporta una
autonomía energética de alto valor. En el futuro será interesante que, a la par de las mejoras
tecnológicas de la bicicleta, aparezcan dinamos diseñadas específicamente para el pedaleo y
que permitan inyectar directamente la electricidad generada a la red eléctrica de nuestra
vivienda. De este modo el esfuerzo de estos, digamos por ejemplo 140 Wh de una hora de
pedaleo y ejercicio, tendrán la compensación de la autoproducción energética.
Pedales humanos convertidos en la fuerza para accionar un tiovivo lleno de
sensibilidad para que los más pequeños viajen al país de los sueños creado
por Theatre de la Toupine. Foto: Fundación Tierra.



[1] Algunas de las unidades de energía empleadas, así como sus equivalencias:


En el sistema internacional la unidad de medida de energía es el Joule (J), aunque por tradición también se
emplea la caloría (cal). Tienen equivalencias con el vatio hora (W·h) y el kilovatio hora (kW·h).
                          -6                 -3
1 Cal = 4,18 J = 1,157•10 kW•h = 1,157•10 W•h
                               -7                 -4
1 Joule = 0,24 cal = 2,778•10 kW•h = 2,778•10 W•h
1 kW•h = 864000 cal = 3.600000 J = 1000 W•h


La potencia es la energía consumida o generada por unidad de tiempo. La unidad en el sistema internacional
es el vatio (W), que es un Julio por segundo.


Y cuando hablamos de energía o potencia eléctrica vale la pena recordar que:
Ah (amperios hora) • Voltaje en Voltios (V) = energía en W•h (vatios hora)
A (amperios)• Voltaje en V (voltios) = potencia en W (vatios)

[2] Rotor es un innovador pedalier con la capacidad de eliminar el punto muerto del pedaleo. El punto muerto
en el pedaleo convencional es el vacío que ocurre cuando los pedales se posicionan en vertical (uno arriba y
el otro hacia abajo), momento en el cual las piernas no pueden transmitir potencia a la rueda.
El punto muerto limita el rendimiento del ciclista, causa tendinitis y lesiones de rodilla, así como discontinuidad
en la tracción. El sistema Rotor proporciona la solución definitiva a esta ineficiencia, típica de los pedalieres
convencionales, eliminando los puntos muertos. Rotor crea una cierta independencia entre las dos bielas de
manera que no se alinean a 180º de manera fija, sino que el ángulo entre ellas varía durante el ciclo de la
pedalada, así un pedal nunca se sitúa debajo del otro, evitando el vacío de potencia.


Eliminando el punto muerto, Rotor optimiza el esfuerzo del ciclista y reduce el riesgo de lesión,
proporcionando un notable aumento de rendimiento y un pedaleo más saludable y confortable. El efecto Rotor
se consigue gracias al uso de bielas independientes sincronizadas mediante dos bieletas o tirantes y un
soporte excéntrico sobre el cual giran los platos. El desarrollo a mover por el ciclista varía dependiendo del
punto dónde se sitúa la biela según un esquema similar al de la figura superior, de manera que el desarrollo
es mayor en las zonas en las que el ciclista puede ejercer más fuerza sobre los pedales y menor en las zonas
en las que no se puede generar potencia, optimizando el esfuerzo muscular de cada pedalada.




http://www.terra.org/energia-de-
propulsion-humana-en-
bicicleta_2374.html


Cómo generar electricidad con una
bicicleta
Desde antaño la generación de electricidad (energía eléctrica) mediante el
movimiento (energía mecánica) ha sido ha sido uno de los descubrimientos más
importantes que ha dado la ciencia. Este descubrimiento ha permitido desarrollar
una gran cantidad de centrales. Algunas de ellas son las nucleares, las eólicas, las
térmicas, etc.
Todas ellas se basan en la utilización de vapor o aire que permiten el movimiento
de una turbina que induce la electricidad.

Además de usos industriales, este descubrimiento se ha aplicado a muchos
utensilios de nuestro día a día. Uno de ellos es la luz de la bicicleta. Su
funcionamiento se basa en el uso del movimiento de las ruedas para generar
electricidad a través de una dinamo.




Una dinamo es un pequeño motor al que se aplica movimiento a través de su eje
que está en contacto permanente con las ruedas de la bici. Este eje hace girar un
bobinado interno entre los polos (Norte y Sur) de un imán. El movimiento del
bobinado entre los polos genera una corriente eléctrica inducida que es
extraída mediante dos escobillas hacia un circuito externo. A este circuito se
puede conectar cualquier componente electrónico que funcione con corriente
continua. En el caso de la bicicleta se suele generar electricidad para encender
una linterna que nos permitirá ver de noche.




Esta forma de generar energía revoluciono toda la industria y en la actualidad es
uno de los métodos preferidos para transformar un tipo de energía en otra.
Algunos elementos de nuestro día a día que utilizan esta tecnología son las placas
de inducción (placas de cocina), los ventiladores, los motores de cualquier medio
de transporte, etc.
Para finalizar me gustaría recordarles que si tienen alguna pregunta pueden acudir
a nuestro foro y se la resolveremos cuanto antes.
http://www.comohacer.eu/c
omo-generar-electricidad-
con-una-bicicleta/


Generador eléctrico
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Generador eléctrico de una fase que genera una corriente eléctrica alterna (cambia
periódicamente de sentido), haciendo girar un imán permanente cerca de una bobina.

Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial
eléctrico entre dos de sus puntos (llamados polos, terminales o bornes) transformando la
energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo
magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada
también estator). Si se produce mecánicamente un movimiento relativo entre los
conductores y el campo, se generará una fuerza electromotriz (F.E.M.). Este sistema está
basado en la ley de Faraday.

Aunque la corriente generada es corriente alterna, puede ser rectificada para obtener una
corriente continua. En el diagrama adjunto se observa la corriente inducida en un generador
simple de una sola fase. La mayoría de los generadores de corriente alterna son de tres
fases.

El proceso inverso sería el realizado por un motor eléctrico, que transforma energía
eléctrica en mecánica.




Generador en la central eléctrica de Bridal veil Falls, Telluride, Colorado. Se trataría del generador
más antiguo que se mantiene en servicio (año 1984) en EEUU.


Contenido

        1 Otros sistemas de generación de corrientes eléctricas
            o 1.1 Generadores primarios
        2 Generadores ideales
        3 Fuerza electromotriz de un generador
        4 Véase también
        5 Referencias


Otros sistemas de generación de corrientes eléctricas

No sólo es posible obtener una corriente eléctrica a partir de energía mecánica de rotación
sino que es posible hacerlo con cualquier otro tipo de energía como punto de partida. Desde
este punto de vista más amplio, los generadores se clasifican en dos tipos fundamentales:

        Primarios: Convierten en energía eléctrica la energía de otra naturaleza que reciben o de
        la que disponen inicialmente, como alternadores, dinamos, etc.
        Secundarios: Entregan una parte de la energía eléctrica que han recibido previamente, es
        decir, en primer lugar reciben energía de una corriente eléctrica y la almacenan en forma
de alguna clase de energía. Posteriormente, transforman nuevamente la energía
       almacenada en energía eléctrica. Un ejemplo son las pilas o baterías recargables.

Se agruparán los dispositivos concretos conforme al proceso físico que les sirve de
fundamento.

Generadores primarios

Se indican de modo esquemático la energía de partida y el proceso físico de conversión. Se
ha considerado en todos los casos conversiones directas de energía. Por ejemplo, el
hidrógeno posee energía química y puede ser convertida directamente en una corriente
eléctrica en una pila de combustible. También sería su combustión con oxígeno para liberar
energía térmica, que podría expansionar un gas obteniendo así energía mecánica que haría
girar un alternador para, por inducción magnética, obtener finalmente la corriente deseada.

                                        Proceso físico que convierte dicha energía en energía
        Energía de partida
                                                              eléctrica

                                     Son los más frecuentes y fueron tratados como generadores
                                     eléctricos genéricos.
Energía magneto-mecánica
                                             Corriente continua: Dinamo
                                             Corriente alterna: Alternador

                                     Celdas electroquímicas y sus derivados: pilas eléctricas,
Energía química (sin intervención
                                     baterías, pilas de combustible.
de campos magnéticos)
                                     Ver sus diferencias en generadores electroquímicos.
Radiación electromagnética           Fotoelectricidad, como en el panel fotovoltaico

                                             Triboelectricidad
                                                 o Cuerpos frotados
Energía mecánica (sin intervención
                                                 o Máquinas electrostáticas, como el generador
de campos magnéticos)                                de Van de Graaff
                                             Piezoelectricidad

Energía térmica (sin intervención de
                                     Termoelectricidad (efecto Seebeck)
campos magnéticos)

Energía nuclear (sin intervención de
                                     Generador termoeléctrico de radioisótopos
campos magnéticos)
Generador termoeléctrico de radioisótopos de la sonda espacial Cassini.

En la mayoría de los casos, el rendimiento de la transformación es tan bajo que es
preferible hacerlo en varias etapas. Por ejemplo, convertir la energía nuclear en energía
térmica, posteriormente en energía mecánica de un gas a gran presión que hace girar una
turbina a gran velocidad, para finalmente, por inducción electromagnética obtener una
corriente alterna en un alternador, el generador eléctrico más importante desde un punto de
vista práctico como fuente de electricidad para casi todos los usos actuales.

Generadores ideales

Desde el punto de vista teórico (teoría de circuitos) se distinguen dos tipos de generadores
ideales:1

* Generador de voltaje o tensión: un generador de voltaje ideal mantiene un voltaje fijo
entre sus terminales con independencia de la resistencia de la carga Rc que pueda estar
conectada entre ellos.




Figura 1: Generador de tensión ideal; E = I×Rc

* Generador de corriente o intensidad: un generador de corriente ideal mantiene una
corriente constante por el circuito externo con independencia de la resistencia de la carga
que pueda estar conectada entre ellos.
En la (Figura 1) se ve el circuito más simple posible, constituido por un generador de
tensión constante E conectado a una carga Rc y en donde se cumpliría la ecuación:

E = I×Rc




Figura 2: E = I×(Rc+Ri)

El generador descrito no tiene existencia real en la práctica, ya que siempre posee lo que,
convencionalmente, se ha dado en llamar resistencia interna, que aunque no es realmente
una resistencia, en la mayoría de los casos se comporta como tal.

En la (Figura 2) se puede ver el mismo circuito anterior, pero donde la resistencia interna
del generador viene representada por una resistencia Ri, en serie con el generador, con lo
que la ecuación anterior se transforma en:

E = I×(Rc+Ri)

Así, un generador real puede considerarse en muchos casos como un generador ideal de
tensión con una resistencia interna en serie, o bien como un generador ideal de intensidad
en paralelo con una resistencia.1

Fuerza electromotriz de un generador

Una característica de cada generador es su fuerza electromotriz (F.E.M.), simbolizada por
la letra griega epsilon (ε), y definida como el trabajo que el generador realiza para pasar la
unidad de carga positiva del polo negativo al positivo por el interior del generador.

La F.E.M. (ε) se mide en voltios y en el caso del circuito de la Figura 2, sería igual a la
tensión E, mientras que la diferencia de potencial entre los puntos a y b, Va-b, es
dependiente de la carga Rc.

La F.E.M. (ε) y la diferencia de potencial coinciden en valor en ausencia de carga, ya que
en este caso, al ser I = 0 no hay caída de tensión en Ri y por tanto Va-b = E.
http://es.wikipedia.org/wiki/Generador
_el%C3%A9ctrico

Generación de energía eléctrica
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Alternador de fábrica textil (Museo de la Ciencia y de la Técnica de Cataluña, Tarrasa).

En general, la generación de energía eléctrica consiste en transformar alguna clase de
energía química, mecánica, térmica o luminosa, entre otras, en energía eléctrica. Para la
generación industrial se recurre a instalaciones denominadas centrales eléctricas, que
ejecutan alguna de las transformaciones citadas. Estas constituyen el primer escalón del
sistema de suministro eléctrico.

La generación eléctrica se realiza, básicamente, mediante un generador; si bien estos no
difieren entre sí en cuanto a su principio de funcionamiento, varían en función a la forma en
que se accionan. Explicado de otro modo, difiere en qué fuente de energía primaria utiliza
para convertir la energía contenida en ella, en energía eléctrica.

Desde que Nikola Tesla descubrió la corriente alterna y la forma de producirla en los
alternadores, se ha llevado a cabo una inmensa actividad tecnológica para llevar la energía
eléctrica a todos los lugares habitados del mundo, por lo que, junto a la construcción de
grandes y variadas centrales eléctricas, se han construido sofisticadas redes de transporte y
sistemas de distribución. Sin embargo, el aprovechamiento ha sido y sigue siendo muy
desigual en todo el planeta. Así, los países industrializados o del Primer mundo son grandes
consumidores de energía eléctrica, mientras que los países del llamado Tercer mundo
apenas disfrutan de sus ventajas.




Planta nuclear en Cattenom, Francia.

La demanda de energía eléctrica de una ciudad, región o país tiene una variación a lo largo
del día. Esta variación es función de muchos factores, entre los que destacan: tipos de
industrias existentes en la zona y turnos que realizan en su producción, climatología
extremas de frío o calor, tipo de electrodomésticos que se utilizan más frecuentemente, tipo
de calentador de agua que haya instalado en los hogares, la estación del año y la hora del
día en que se considera la demanda. La generación de energía eléctrica debe seguir la curva
de demanda y, a medida que aumenta la potencia demandada, se debe incrementar la
potencia suministrada. Esto conlleva el tener que iniciar la generación con unidades
adicionales, ubicadas en la misma central o en centrales reservadas para estos períodos. En
general los sistemas de generación se diferencian por el periodo del ciclo en el que está
planificado que sean utilizados; se consideran de base la nuclear y la eólica, de valle la
termoeléctrica de combustibles fósiles, y de pico la hidroeléctrica principalmente (los
combustibles fósiles y la hidroeléctrica también pueden usarse como base si es necesario).
Corriente de Energía.

Dependiendo de la fuente primaria de energía utilizada, las centrales generadoras se
clasifican en químicas cuando se utilizan plantas de radioactidvidad, que generan energia
eléctrica con el contacto de esta, termoeléctricas (de carbón, petróleo, gas, nucleares y
solares termoeléctricas), hidroeléctricas (aprovechando las corrientes de los ríos o del mar:
mareomotrices), eólicas y solares fotovoltaicas. La mayor parte de la energía eléctrica
generada a nivel mundial proviene de los dos primeros tipos de centrales reseñados. Todas
estas centrales, excepto las fotovoltaicas, tienen en común el elemento generador,
constituido por un alternador de corriente, movido mediante una turbina que será distinta
dependiendo del tipo de energía primaria utilizada.

Por otro lado, un 64% de los directivos de las principales empresas eléctricas consideran
que en el horizonte de 2018 existirán tecnologías limpias, WN, asequibles y renovables de
generación local, lo que obligará a las grandes corporaciones del sector a un cambio de
mentalidad.1
Contenido

        1 Centrales termoeléctricas
        2 Centrales Térmicas Solares
        3 Centrales hidroeléctricas
        4 Centrales Mareomotrices
        5 Centrales eólicas
        6 Centrales fotovoltaicas
        7 Generación a pequeña escala
            o 7.1 Grupo electrógeno
            o 7.2 Pila voltaica
            o 7.3 Pilas de combustible
            o 7.4 Generador termoeléctrico de radioisótopos
        8 Véase también
        9 Referencias
        10 Enlaces externos


Centrales termoeléctricas




Rotor de una turbina de una central termoeléctrica.

Artículo principal: Central termoeléctrica.

Una central termoeléctrica es una instalación empleada para la generación de energía
eléctrica a partir de calor. Este calor puede obtenerse tanto de combustibles fósiles
(petróleo, gas natural o carbón) como de la fisión nuclear del uranio u otro combustible
nuclear o del sol como las solares termoeléctricas. Las centrales que en el futuro utilicen la
fusión también serán centrales termoeléctricas.

En su forma más clásica, las centrales termoeléctricas consisten en una caldera en la que se
quema el combustible para generar calor que se transfiere a unos tubos por donde circula
agua, la cual se evapora. El vapor obtenido, a alta presión y temperatura, se expande a
continuación en una turbina de vapor, cuyo movimiento impulsa un alternador que genera
la electricidad. Luego el vapor es enfriado en un Condensador donde circula por tubos agua
fría de un caudal abierto de un río o por torre de refrigeración.

En las centrales termoeléctricas denominadas de ciclo combinado se usan los gases de la
combustión del gas natural para mover una turbina de gas. En una cámara de combustión se
quema el gas natural y se inyecta aire para acelerar la velocidad de los gases y mover la
turbina de gas. Como, tras pasar por la turbina, esos gases todavía se encuentran a alta
temperatura (500 °C), se reutilizan para generar vapor que mueve una turbina de vapor.
Cada una de estas turbinas impulsa un alternador, como en una central termoeléctrica
común. El vapor luego es enfriado por medio de un caudal de agua abierto o torre de
refrigeración como en una central térmica común. Además, se puede obtener la
cogeneración en este tipo de plantas, al alternar entre la generación por medio de gas
natural o carbón. Este tipo de plantas está en capacidad de producir energía más allá de la
limitación de uno de los dos insumos y pueden dar un paso a la utilización de fuentes de
energía por insumos diferentes.

Las centrales térmicas que usan combustibles fósiles liberan a la atmósfera dióxido de
carbono (CO2), considerado el principal gas responsable del calentamiento global.
También, dependiendo del combustible utilizado, pueden emitir otros contaminantes como
óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, partículas sólidas (polvo) y cantidades variables de
residuos sólidos. Las centrales nucleares pueden contaminar en situaciones accidentales
(véase accidente de Chernóbil) y también generan residuos radiactivos de diversa índole.




The 11MW PS10 central termosolar funcionando en Sevilla, España.

Centrales Térmicas Solares

Una central térmica solar 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. En ellas es
necesario concentrar la radiación solar para que se puedan alcanzar temperaturas elevadas,
de 300 °C hasta 1000 °C, y obtener así un rendimiento aceptable en el ciclo termodinámico,
que no se podría obtener con temperaturas más bajas. La captación y concentración de los
rayos solares se hacen por medio de espejos con orientación automática que apuntan a una
torre central donde se calienta el fluido, o con mecanismos más pequeños de geometría
parabólica. El conjunto de la superficie reflectante y su dispositivo de orientación se
denomina heliostato. Su principal problema medioambiental es la necesidad de grandes
extensiones de territorio que dejan de ser útiles para otros usos (agrícolas, forestales, etc.).

Véanse también: Central nuclear, ciclo combinado, central térmica solar y controversia sobre la
energía nuclear.

Centrales hidroeléctricas




Rotor de una turbina de una central hidroeléctrica.

Artículo principal: Central hidroeléctrica.

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
electricidad en alternadores. Las dos características principales de una central
hidroeléctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generación de electricidad son:
La potencia, que es función del desnivel existente entre el nivel medio del embalse y el
       nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal máximo turbinable, además de
       las características de la turbina y del generador.
       La energía garantizada en un lapso determinado, generalmente un año, que está en
       función del volumen útil del embalse, de la pluviometría anual y de la potencia instalada.

La potencia de una central hidroeléctrica puede variar desde unos pocos MW, hasta varios
GW. Hasta 10 MW se consideran minicentrales. En China se encuentra la mayor central
hidroeléctrica del mundo (la Presa de las Tres Gargantas), con una potencia instalada de
22.500 MW. La segunda es la Represa de Itaipú (que pertenece a Brasil y Paraguay), con
una potencia instalada de 14.000 MW en 20 turbinas de 700 MW cada una.

Esta forma de energía posee problemas medioambientales al necesitar la construcción de
grandes embalses en los que acumular el agua, que es sustraída de otros usos, incluso
urbanos en algunas ocasiones.

Actualmente se encuentra en desarrollo la explotación comercial de la conversión en
electricidad del potencial energético que tiene el oleaje del mar, en las llamadas centrales
mareomotrices. Estas utilizan el flujo y reflujo de las mareas. En general pueden ser útiles
en zonas costeras donde la amplitud de la marea sea amplia, y las condiciones morfológicas
de la costa permitan la construcción de una presa que corte la entrada y salida de la marea
en una bahía. Se genera energía tanto en el momento del llenado como en el momento del
vaciado de la bobina

Centrales Mareomotrices

Las centrales mareomotrices utilizan el flujo y reflujo de las mareas. En general, pueden ser
útiles en zonas costeras donde la amplitud de la marea sea amplia y las condiciones
morfológicas de la costa permitan la construcción de una presa que corte la entrada y salida
de la marea en una bahía. Se genera energía tanto en el momento del llenado como en el
momento del vaciado de la bahía.

Actualmente se encuentra en desarrollo la explotación comercial de la conversión en
electricidad del potencial energético que tiene el oleaje del mar, en las llamadas centrales
undimotrices.
Centrales eólicas




Capacidad eólica mundial total instalada y previsiones 1997-2010. Fuente: WWEA e.V.

Artículo principal: Energía eólica.

La energía eólica se obtiene mediante el movimiento del aire, es decir, de la energía
cinética generada por efecto de las corrientes de aire o de las vibraciones que el dicho
viento produce. Los molinos de viento se han usado desde hace muchos siglos para moler el
grano, bombear agua u otras tareas que requieren una energía. En la actualidad se usan
aerogeneradores para generar electricidad, especialmente en áreas expuestas a vientos
frecuentes, como zonas costeras, alturas montañosas o islas. La energía del viento está
relacionada con el movimiento de las masas de aire que se desplazan de áreas de alta
presión atmosférica hacia áreas adyacentes de baja presión, con velocidades proporcionales
al gradiente de presión.2

El impacto medioambiental de este sistema de obtención de energía es relativamente bajo,
pudiéndose nombrar el impacto estético, porque deforman el paisaje, la muerte de aves por
choque con las aspas de los molinos o la necesidad de extensiones grandes de territorio que
se sustraen de otros usos. Además, este tipo de energía, al igual que la solar o la
hidroeléctrica, están fuertemente condicionadas por las condiciones climatológicas, siendo
aleatoria la disponibilidad de las mismas.
Centrales fotovoltaicas




Panel solar.

Artículo principal: Energía solar fotovoltaica.

Se denomina energía solar fotovoltaica a la obtención de energía eléctrica a través de
paneles fotovoltaicos. Los paneles, módulos o colectores fotovoltaicos están formados por
dispositivos semiconductores tipo diodo que, al recibir radiación solar, se excitan y
provocan saltos electrónicos, generando una pequeña diferencia de potencial en sus
extremos. El acoplamiento en serie de varios de estos fotodiodos permite la obtención de
voltajes mayores en configuraciones muy sencillas y aptas para alimentar pequeños
dispositivos electrónicos. A mayor escala, la corriente eléctrica continua que proporcionan
los paneles fotovoltaicos se puede transformar en corriente alterna e inyectar en la red
eléctrica. Alemania es en la actualidad el segundo productor mundial de energía solar
fotovoltaica tras Japón, con cerca de 5 millones de metros cuadrados de colectores de sol,
aunque sólo representa el 0,03% de su producción energética total. La venta de paneles
fotovoltaicos ha crecido en el mundo al ritmo anual del 20% en la década de los noventa.
En la Unión Europea el crecimiento medio anual es del 30%, y Alemania tiene el 80% de la
potencia instalada de la Unión.3

Los principales problemas de este tipo de energía son su elevado coste en comparación con
los otros métodos, la necesidad de extensiones grandes de territorio que se sustraen de otros
usos, la competencia del principal material con el que se construyen con otros usos (el sílice
es el principal componente de los circuitos integrados), o su dependencia con las
condiciones climatológicas. Este último problema hace que sean necesarios sistemas de
almacenamiento de energía para que la potencia generada en un momento determinado,
pueda usarse cuando se solicite su consumo. Se están estudiando sistemas como el
almacenamiento cinético, bombeo de agua a presas elevadas, almacenamiento químico,
entre otros.
Generación a pequeña escala




Grupo electrógeno de 500 kVA instalado en un complejo turístico en Egipto.

Grupo electrógeno
Artículo principal: Grupo electrógeno.

Un grupo electrógeno es una máquina que mueve un generador de energía eléctrica a través
de un motor de combustión interna. Es comúnmente utilizado cuando hay déficit en la
generación de energía de algún lugar, o cuando hay corte en el suministro eléctrico y es
necesario mantener la actividad. Una de sus utilidades más comunes es en aquellos lugares
donde no hay suministro a través de la red eléctrica, generalmente son zonas agrícolas con
pocas infraestructuras o viviendas aisladas. Otro caso es en locales de pública concurrencia,
hospitales, fábricas, etc., que, a falta de energía eléctrica de red, necesiten de otra fuente de
energía alterna para abastecerse en caso de emergencia. Un grupo electrógeno consta de las
siguientes partes:

        Motor de combustión interna. El motor que acciona el grupo electrógeno suele estar
        diseñado específicamente para ejecutar dicha labor. Su potencia depende de las
        características del generador. Pueden ser motores de gasolina o diésel.
        Sistema de refrigeración. El sistema de refrigeración del motor es problemático, por
        tratarse de un motor estático, y puede ser refrigerado por medio de agua, aceite o aire.
        Alternador. La energía eléctrica de salida se produce por medio de una alternador
        apantallado, protegido contra salpicaduras, autoexcitado, autorregulado y sin escobillas,
        acoplado con precisión al motor. El tamaño del alternador y sus prestaciones son muy
        variables en función de la cantidad de energía que tienen que generar.
        Depósito de combustible y bancada. El motor y el alternador están acoplados y montados
        sobre una bancada de acero. La bancada incluye un depósito de combustible con una
        capacidad mínima de funcionamiento a plena carga según las especificaciones técnicas
        que tenga el grupo en su autonomía.
        Sistema de control. Se puede instalar uno de los diferentes tipos de paneles y sistemas de
        control que existen para controlar el funcionamiento, salida del grupo y la protección
        contra posibles fallos en el funcionamiento.
Interruptor automático de salida. Para proteger al alternador, llevan instalado un
         interruptor automático de salida adecuado para el modelo y régimen de salida del grupo
         electrógeno. Existen otros dispositivos que ayudan a controlar y mantener, de forma
         automática, el correcto funcionamiento del mismo.
         Regulación del motor. El regulador del motor es un dispositivo mecánico diseñado para
         mantener una velocidad constante del motor con relación a los requisitos de carga. La
         velocidad del motor está directamente relacionada con la frecuencia de salida del
         alternador, por lo que cualquier variación de la velocidad del motor afectará a la
         frecuencia de la potencia de salida.4

Pila voltaica




Esquema funcional de una pila eléctrica.

Artículo principal: Pila eléctrica.

Se denomina ordinariamente pila eléctrica a un dispositivo que genera energía eléctrica por
un proceso químico transitorio, tras de lo cual cesa su actividad y han de renovarse sus
elementos constituyentes, puesto que sus características resultan alteradas durante el
mismo. Se trata de un generador primario. Esta energía resulta accesible mediante dos
terminales que tiene la pila, llamados polos, electrodos o bornes. Uno de ellos es el polo
positivo o cátodo y el otro es el polo negativo o ánodo. En español es habitual llamarla así,
mientras que las pilas recargables o acumuladores, se ha venido llamando batería.

La primera pila eléctrica fue dada a conocer al mundo por Volta en 1800, mediante una
carta que envió al presidente de la Royal Society londinense, por tanto son elementos
provenientes de los primeros tiempos de la electricidad. Aunque la apariencia de una pila
sea simple, la explicación de su funcionamiento dista de serlo y motivó una gran actividad
científica en los siglos XIX y XX, así como diversas teorías, y la demanda creciente que
tiene este producto en el mercado sigue haciendo de él objeto de investigación intensa.

El funcionamiento de una pila se basa en el potencial de contacto entre dos sustancias,
mediado por un electrolito.5 Cuando se necesita una corriente mayor que la que puede
suministrar un elemento único, siendo su tensión en cambio la adecuada, se pueden añadir
otros elementos en la conexión llamada en paralelo. La capacidad total de una pila se mide
en amperios-hora (A•h); es el número máximo de amperios que el elemento puede
suministrar en una hora. Es un valor que no suele conocerse, ya que no es muy claro dado
que depende de la intensidad solicitada y la temperatura.

Un importante avance en la calidad de las pilas ha sido la pila denominada seca, al que
pertenecen prácticamente todas las utilizadas hoy día (2008). Las pilas eléctricas, baterías y
acumuladores se presentan en unas cuantas formas normalizadas en función de su forma,
tensión y capacidad que tengan.

Los metales y productos químicos constituyentes de las pilas pueden resultar perjudiciales
para el medio ambiente, produciendo contaminación química. Es muy importante no
tirarlas a la basura (en algunos países no está permitido), sino llevarlas a centros de
reciclado. En algunos países, la mayoría de los proveedores y tiendas especializadas
también se hacen cargo de las pilas gastadas. Una vez que la envoltura metálica que recubre
las pilas se daña, las sustancias químicas que contienen se ven liberadas al medio ambiente
causando contaminación. Con mayor o menor grado, las sustancias son absorbidas por la
tierra pudiéndose filtrar hacia los mantos acuíferos y de éstos pueden pasar directamente a
los seres vivos, entrando con esto en la cadena alimenticia. Las pilas son residuos
peligrosos por lo que desde el momento en que se empiezan a reunir, deben ser manejadas
por personal capacitado que siga las precauciones adecuadas empleando todos los
procedimientos técnicos y legales para el manejo de dicho residuos.6

Estas pilas suelen utilizarse en los aparatos eléctricos portátiles, que son una gran cantidad
de dispositivos que se han inventado y que se nutren para su funcionamiento de la energía
facilitada por una o varias pilas eléctricas o de baterías recargables. Entre los dispositivos
de uso masivo destacan juguetes, linternas, relojes, teléfonos móviles, marcapasos,
audífonos, calculadoras, ordenadores personales portátiles, reproductores de música, radio
transistores, mando a distancia, etc.

Véanse también: Almacenamiento de energía, Batería eléctrica, Condensador eléctrico,
Supercondensador, Bobina y Central hidroeléctrica reversible.
Pila de hidrógeno. La celda en sí es la estructura cúbica del centro de la imagen.

Pilas de combustible
Artículo principal: Pila de combustible.

Una celda, célula o pila de combustible es un dispositivo electroquímico de generación de
electricidad similar a una batería, que se diferencia de esta en estar diseñada para permitir el
reabastecimiento continuo de los reactivos consumidos. Esto permite producir electricidad
a partir de una fuente externa de combustible y de oxígeno, en contraposición a la
capacidad limitada de almacenamiento de energía de una batería. Además, la composición
química de los electrodos de una batería cambia según el estado de carga, mientras que en
una celda de combustible los electrodos funcionan por la acción de catalizadores, por lo que
son mucho más estables.

En las celdas de hidrógeno los reactivos usados son hidrógeno en el ánodo y oxígeno en el
cátodo. Se puede obtener un suministro continuo de hidrógeno a partir de la electrólisis del
agua, lo que requiere una fuente primaria de generación de electricidad, o a partir de
reacciones catalíticas que desprenden hidrógeno de hidrocarburos. El hidrógeno puede
almacenarse, lo que permitiría el uso de fuentes discontinuas de energía como la solar y la
eólica. El hidrógeno gaseoso (H2) es altamente inflamable y explosivo, por lo que se están
desarrollando métodos de almacenamiento en matrices porosas de diversos materiales.7

Generador termoeléctrico de radioisótopos
Artículo principal: Generador termoeléctrico de radioisótopos.
Un generador termoeléctrico de radioisótopos es un generador eléctrico simple que obtiene
su energía de la liberada por la desintegración radiactiva de determinados elementos. En
este dispositivo, el calor liberado por la desintegración de un material radiactivo se
convierte en electricidad directamente gracias al uso de una serie de termopares, que
convierten el calor en electricidad gracias al efecto Seebeck en el llamado Unidad de calor
de radioisótopos (o RHU en inglés).

Los RTG se pueden considerar un tipo de batería y se han usado en satélites, sondas
espaciales no tripuladas e instalaciones remotas que no disponen de otro tipo de fuente
eléctrica o de calor.

Los RTG son los dispositivos más adecuados en situaciones donde no hay presencia
humana y se necesitan potencias de varios centenares de vatios durante largos períodos de
tiempo, situaciones en las que los generadores convencionales como las pilas de
combustible o las baterías no son viables económicamente y donde no pueden usarse
células fotovoltaicas.

Véase también

           Portal:Energía. Contenido relacionado con Energía.
        Energía eléctrica
        Energía nuclear
        Energía eólica
        Energía potencial
        Energía cinética
        Energía solar

Referencias

   1. ↑ «La tecnología revolucionará la producción eléctrica en 10 años».
   2. ↑ Energía eólica construible.es[29-5-2008]
   3. ↑ Energía solar fotovoltaica solarweb.net [29-5-2008]
   4. ↑ Grupos electrógenos geocities.com [11-6-2008]
   5. ↑ Véase por ejemplo, Francis W. Sears, Electricidad y magnetismo, Editorial Aguilar,
      Madrid (España), 1958, pp. 142-155.
   6. ↑ Pila eléctrica perso.wanadoo.es [21-5-2008]
   7. ↑ Pilas de combustible de hidrógeno Artículo técnico fecyt.es [30-5-2008]
http://es.wikipedia.or
g/wiki/Generaci%C3%
B3n_de_energ%C3%A
Da_el%C3%A9ctrica
generar: Producir o crear alguna cosa

http://es.thefreedictionary.com/generando


Electricidad:
La electricidad (del griego ήλεκτρον elektron, cuyo significado es ámbar) es el conjunto de
fenómenos físicos relacionados con la atracción de cargas negativas o positivas. Se
manifiesta en una gran variedad de fenómenos conocidos como la iluminación, electricidad
estática, inducción electromagnética y el flujo de corriente eléctrica.1 2 3 4

La electricidad es tan versátil que tiene un sinnúmero de aplicaciones que incluyen el
transporte, climatización, iluminación y computación. La electricidad es la columna de la
industria moderna, y se espera que se mantenga así en un futuro cercano.5
Contenido

      1 Historia de la electricidad
      2 Conceptos
          o 2.1 Carga eléctrica
          o 2.2 Corriente eléctrica
          o 2.3 Campo eléctrico
          o 2.4 Potencial eléctrico
          o 2.5 Electromagnetismo
      3 Circuitos
      4 Propiedades eléctricas de los materiales
          o 4.1 Origen microscópico
          o 4.2 Conductividad y resistividad
      5 Producción y usos de la electricidad
          o 5.1 Generación y transmisión
          o 5.2 Aplicaciones de la electricidad
      6 Electricidad en la naturaleza
          o 6.1 Mundo inorgánico
                    6.1.1 Descargas eléctricas atmosféricas
                    6.1.2 Campo magnético terrestre
          o 6.2 Mundo orgánico
                    6.2.1 Impulso nervioso
                    6.2.2 Uso biológico
      7 Véase también
      8 Referencias
      9 Bibliografía
      10 Enlaces externos


Historia de la electricidad
Michael Faraday relacionó el magnetismo con la electricidad.

Artículo principal: Historia de la electricidad.

La historia de la electricidad como rama de la física comenzó con observaciones aisladas y
simples especulaciones o intuiciones médicas, como el uso de peces eléctricos en
enfermedades como la gota y el dolor de cabeza, u objetos arqueológicos de interpretación
discutible, como la batería de Bagdad.6 Tales de Mileto fue el primero en observar los
fenómenos eléctricos cuando, al frotar una barra de ámbar con un paño, notó que la barra
podía atraer objetos livianos.2 4

Mientras la electricidad era todavía considerada poco más que un espectáculo de salón, las
primeras aproximaciones científicas al fenómeno fueron hechas en los siglos XVII y XVIII
por investigadores sistemáticos como Gilbert,7 von Guericke,8 Henry Cavendish,9 10 Du
Fay,11 van Musschenbroek12 y Watson.13 Estas observaciones empiezan a dar sus frutos con
Galvani,14 Volta,15 Coulomb16 y Franklin,17 y, ya a comienzos del siglo XIX, con
Ampère,18 Faraday19 y Ohm.20 No obstante, el desarrollo de una teoría que unificara la
electricidad con el magnetismo como dos manifestaciones de un mismo fenómeno no se
alcanzó hasta la formulación de las ecuaciones de Maxwell en 1865.21

Los desarrollos tecnológicos que produjeron la primera revolución industrial no hicieron
uso de la electricidad. Su primera aplicación práctica generalizada fue el telégrafo eléctrico
de Samuel Morse (1833), que revolucionó las telecomunicaciones.22 La generación masiva
de electricidad comenzó cuando, a fines del siglo XIX, se extendió la iluminación eléctrica
de las calles y las casas. La creciente sucesión de aplicaciones que esta disponibilidad
produjo hizo de la electricidad una de las principales fuerzas motrices de la segunda
revolución industrial.23 Fue éste el momento de grandes inventores como Gramme,24
Westinghouse,25 von Siemens26 y Alexander Graham Bell.27 Entre ellos destacaron Nikola
Tesla y Thomas Alva Edison, cuya revolucionaria manera de entender la relación entre
investigación y mercado capitalista convirtió la innovación tecnológica en una actividad
industrial.28 29

Conceptos
Carga eléctrica




Interacciones entre cargas de igual y distinta naturaleza.
La carga en un electroscopio causa que las láminas se repelan entre sí.

Artículo principal: Carga eléctrica.

La carga eléctrica es una propiedad de la materia que produce experimentar una fuerza
cuando hay otra materia cerca cargada eléctricamente. La carga se origina en el átomo, el
cual tiene portadores muy comunes que son el electrón y el protón. Es una cantidad
conservativa, es decir, la carga neta de un sistema aislado se mantendrá constante, a menos
que una carga externa se desplace a ese sistema. 30 En el sistema, la carga puede transferirse
entre los cuerpos por contacto directo, o al pasar por un material conductor, como un cable.
31
   El término electricidad estática hace referencia a la presencia de carga en un cuerpo, por
lo general causado por que dos materiales distintos se frotan entre sí, transfiriéndose carga
uno al otro. 32

La presencia de carga da lugar a la fuerza electromágnetica: La carga ejerce una fuerza a las
otras, un efecto que era conocido en la antigüedad, pero no comprendido. 33 Una bola
liviana que estaba suspendida de un hilo podía cargarse al contacto con una barra de vidrio
que ya había sido cargada por fricción con ropa. Se encontró que si una bola similar se
cargaba con la misma barra de vidrio, se atraían entre sí. Este fenómeno fue investigado a
finales del siglo XVIII por Charles-Augustin de Coulomb, que dedujo que la carga se
manifiesta de dos formas opuestas.34 Este descubrimiento trajo el muy famoso axioma
"objetos con la misma polaridad se repelen y con diferente polaridad se atraen".33 35

La fuerza actúa en las partículas cargadas entre sí, y además la carga tiene una tendencia a
extenderse sobre una superficie conductora. La magnitud de la fuerza electromagnética, ya
sea atractiva o repulsiva, está dada por la ley de Coulomb, que relaciona la fuerza con el
producto de las cargas y tiene una relación cuadrática inversa a la distancia entre ellas.36 37
La fuerza electromagnética es muy fuerte, la segunda después de la interacción nuclear
fuerte38 , con la diferencia que esa fuerza opera sobre todas las distancias. 39 En
comparación con la débil fuerza gravitacional, la fuerza electromagnética que aleja a dos
electrones es 1042 veces más grande que la atracción gravitacional que los une.40
La carga en los electrones y los protones tienen signos contrarios, además una cantidad de
carga puede ser expresada como positiva o negativa. Por convención, la carga que posee los
electrones se asume negativa y la de los protones positiva, una costumbre que se originó
con el trabajo de Benjamin Franklin.41 La cantidad de carga esta dada por el símbolo Q y se
expresa en Culombios. 42 Cada electrón posee la misma carga de aproximadamente -
1.6022×10-19 culombios. El protón tiene una carga que es igual y opuesta +1.6022×10-19
coulombios. La carga no sólo está presente en la materia, sino también por la antimateria,
cada antipartícula tiene una carga igual y opuesta a su correspondiente partícula.43

La carga puede medirse de diferentes maneras, un instrumento muy antiguo es el
electroscopio, que aunque todavía se usa para demostraciones en los salones de clase, ha
sido superado por el electrómetro electrónico. 44

Corriente eléctrica
Artículo principal: Corriente eléctrica.




Un arco eléctrico provee una demostración energética de la corriente eléctrica

Se conoce como corriente eléctrica al movimiento de carga eléctrica, cuya intensidad está
medida por lo general en amperios. La corriente puede consistir de cualquier partícula
cargada en movimiento; frecuentemente son electrones, pero cualquier carga en
movimiento constituye una corriente. 45

Históricamente, se definió como un flujo de cargas positivas y se fijó el sentido
convencional de circulación de la corriente como un flujo de cargas desde el polo positivo
al negativo. Sin embargo, posteriormente se observó, que en los metales los portadores de
carga son electrones, con carga negativa, y se desplazan en sentido contrario al
convencional.46 Sin embargo, dependiendo de las condiciones, una corriente eléctrica puede
consistir de un flujo de partículas cargadas en una dirección, o incluso en ambas
direcciones al mismo tiempo. La convención positivo-negativo es ampliamente usada para
simplificar esta situación.45

El proceso por el cual la corriente eléctrica pasa a través de un material se llama
conducción eléctrica, y su naturaleza varía dependiendo de las partículas cargadas y el
material por el cual ellos están viajando. Ejemplos de corrientes eléctricas incluyen la
conducción metálica, donde los electrones fluyen a través de un conductor eléctrico, como
el metal, y la electrólisis, donde los iones (átomos cargados) fluyen a través de líquidos.
Mientras que las partículas pueden moverse muy despacio, algunas veces con una
velocidad de deriva promedio de sólo fracciones de un milímetro por segundo,31 el campo
eléctrico que las controla se propaga cerca a la velocidad de la luz, permitiendo que las
señales eléctricas se transmitan rápidamente por los cables.47

La corriente produce muchos efectos visibles, que han hecho que se reconozca su presencia
a lo largo de la historia. En 1800, Nicholson y Carlisle descubrieron que el agua podía
descomponerse por la corriente de una pila voltaica en un proceso que se conoce como
electrólisis; trabajo que posteriormente fue ampliado por Michael Faraday en 1833.48 La
corriente a través de un resistencia eléctrica produce un aumento de la temperatura, un
efecto que James Prescott Joule estudió matemáticamente en 1840. 48

Campo eléctrico




Líneas de campo saliendo de una carga positiva hacia un conductor plano.

Artículo principal: Campo eléctrico.

El concepto de campo eléctrico fue introducido por Michael Faraday. Un campo eléctrico
se crea por un cuerpo cargado en el espacio que lo rodea, y produce una fuerza que ejerce
sobre otras cargas que están ubicadas en el campo. El campo eléctrico actúa entre dos
cargas actúa muy parecido al campo gravitacional que actúa sobre dos masas, y como tal,
se extiende hasta el infinito y es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.39
Sin embargo, tienen una pequeña diferencia. La gravedad siempre actúa en atracción,
mientras que el campo eléctrico puede producir atracción o repulsión. Si un cuerpo grande
como un planeta no tienen carga neta, el campo eléctrico a una distancia es cero. Por esto,
la gravedad es la fuerza dominante en el universo, a pesar de ser mucho más débil. 40

Un campo eléctrico varía en el espacio, y su fuerza en cualquier punto se define como la
fuerza (por unidad de carga) que se necesita para que una carga se ubicará en ese punto. 49
La carga de prueba deber ser insignificante para evitar que su propio campo afecte el
campo principal y también debe ser estacionaria para evitar el efecto de los campos
magnéticos. Como el campo eléctrico se define en términos de fuerza, y una fuerza es un
vector, entonces el campo eléctrico también es un vector, con magnitud y dirección.
Específicamente, es un campo vectorial. 49

Potencial eléctrico




Un par de pilas AA. El signo + indica la polaridad de la diferencia de potencial entre las terminales
de la batería.

Artículo principal: Potencial eléctrico.

El concepto de potencial eléctrico tiene mucha relación con el campo eléctrico. Una caga
pequeña ubicada en un campo eléctrico experimenta una fuerza, y para haber llevado esa
carga a ese punto en contra de la fuerza se necesito trabajo. El potencial eléctrico en
cualquier punto se define como la energía requerida para mover una carga de prueba
ubicada en el infinito a ese punto.50 Por lo general se mide en voltios, donde un voltio es el
potencia en el que un julio (unidad) de trabajo debe gastarse para traer una carga de un
culombio del infinito. Esta definición formal de potencial tiene una aplicación práctica,
aunque un concepto más útil es el de diferencia de potencial, y es la energía requerida para
mover una carga entre dos puntos específicos. El campo eléctrico tiene la propiedad
especial de ser conservativo, es decir que no importa la trayectoria realizada por la carga de
prueba; todas las trayectorias de dos puntos específicos consumen la misma energía, y
además con un único valor de diferencia de potencial. 50 El voltio está tan identificado
como la unidad de elección de medida y descripción de la diferencia de potencial que el
término voltaje se usa frecuentemente en la vida diaria.
Electromagnetismo




Fluido ferroso que se agrupa cerca de los polos de un imán o magneto.




El motor eléctrico aprovecha un efecto importante del electromagnetismo: una corriente a través
de un campo magnético experimenta una fuerza en el mismo ángulo del campo y la corriente.

Artículo principal: Electromagnetismo.

Se denomina electromagnetismo a la teoría física que unifica los fenómenos eléctricos y
magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos son obra de Faraday, pero fueron
formulados por primera vez de modo completo por Maxwell. La formulación consiste en
cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales, conocidas como ecuaciones de Maxwell, que
relacionan el campo eléctrico, el campo magnético y sus respectivas fuentes materiales:
densidad de carga eléctrica, corriente eléctrica, desplazamiento eléctrico y corriente de
desplazamiento.

A principios del siglo XIX Ørsted encontró evidencia empírica de que los fenómenos
magnéticos y eléctricos estaban relacionados. A partir de esa base Maxwell unificó en 1861
los trabajos de físicos como Ampère, Sturgeon, Henry, Ohm y Faraday, en un conjunto de
ecuaciones que describían ambos fenómenos como uno solo, el fenómeno
electromagnético.

Se trata de una teoría de campos; las explicaciones y predicciones que provee se basan en
magnitudes físicas vectoriales y son dependientes de la posición en el espacio y del tiempo.
El electromagnetismo describe los fenómenos físicos macroscópicos en los que intervienen
cargas eléctricas en reposo y en movimiento, usando para ello campos eléctricos y
magnéticos y sus efectos sobre la materia. Para la descripción de fenómenos a nivel
molecular, atómico o corpuscular, es necesario emplear las expresiones clásicas de la
energía electromagnética conjuntamente con las de la mecánica cuántica.


           Ecuaciones de Maxwell, en su forma diferencial


           Nombre de la ley                  Forma diferencial


 Ley de Gauss


 Ley de Gauss para el magnetismo
 o inexistencia del monopolo magnético


 Ecuación de Maxwell-Faraday
 (ley de Faraday)



 Ley de Ampère-Maxwell




Las ecuaciones de Maxwell describen los campos eléctricos y magnéticos como
manifestaciones de un solo campo electromagnético. Además, explican la naturaleza
ondulatoria de la luz como parte de una onda electromagnética.51 Al contar con una teoría
unificada consistente que describiera estos dos fenómenos antes separados, se pudieron
realizar varios experimentos novedosos e inventos muy útiles, como el generador de
corriente alterna inventado por Tesla.52 El éxito predictivo de la teoría de Maxwell y la
búsqueda de una interpretación coherente con el experimento de Michelson y Morley llevó
a Einstein a formular la teoría de la relatividad, que se apoyaba en algunos resultados
previos de Lorentz y Poincaré.

Esta unificación es fundamental para describir las relaciones que existen entre los campos
eléctricos variables que se utilizan en la vida diaria —como la corriente alterna utilizada en
las redes eléctricas domésticas— y los campos magnéticos que inducen. Entre otras
aplicaciones técnicas, se utiliza para el cálculo de antenas de telecomunicaciones y de
circuitos eléctricos o electrónicos en los que hay campos eléctricos y magnéticos variables
que se generan mutuamente.

Véanse también: Inducción magnética, Ley de Faraday, Onda electromagnética y Fotón.
Circuitos




Un circuito eléctrico básico. La fuente de tensión V en la izquierda provee una corriente I al
circuito, entregándole energía eléctrica al resistor R. Del resistor, la corriente regresa a la fuente,
completando el circuito.

Artículos principales: Circuito eléctrico y Análisis de circuitos.

Un circuito eléctrico es una interconexión de componentes eléctricos tales que la carga
eléctrica fluye en un camino cerrado, por lo general para ejecutar alguna tarea útil.

Los componentes en un circuito eléctrico pueden ser muy variados, puede tener elementos
como resistores, capacitores, interruptores, transformadores y electronicos. Los circuitos
electrónicos contienen componentes activos, normalmente semiconductores, exhibiendo un
comportamiento no linear, necesitando análisis complejos. Los componentes eléctricos más
simples son los pasivos y lineales.

El comportamiento de los circuitos eléctricos que contienen solamente resistencias y
fuentes electromotrices de corriente continua está gobernado por las Leyes de Kirchoff.
Para estudiarlo, el circuito se descompone en mallas eléctricas, estableciendo un sistema de
ecuaciones lineales cuya resolución brinda los valores de los voltajes y corrientes que
circulan entre sus diferentes partes.

La resolución de circuitos de corriente alterna requiere la ampliación del concepto de
resistencia eléctrica, ahora ampliado por el de impedancia para incluir los comportamientos
de bobinas y condensadores. La resolución de estos circuitos puede hacerse con
generalizaciones de las leyes de Kirchoff, pero requiere usualmente métodos matemáticos
avanzados, como el de Transformada de Laplace, para describir los comportamientos
transitorios y estacionarios de los mismos.
Propiedades eléctricas de los materiales




Configuración electrónica del átomo de cobre. Sus propiedades conductoras se deben a la facilidad
de circulación que tiene su electrón más exterior (4s).

Origen microscópico

La posibilidad de generar corrientes eléctricas en los materiales depende de la estructura e
interacción de los átomos que los componen. Los átomos están constituidos por partículas
cargadas positivamente (los protones), negativamente (los electrones) y neutras (los
neutrones). La conducción eléctrica de los materiales sólidos, cuando existe, se debe a los
electrones más exteriores, ya que tanto los electrones interiores como los protones de los
núcleos atómicos no pueden desplazarse con facilidad. Los materiales conductores por
excelencia son metales, como el cobre, que usualmente tienen un único electrón en la
última capa electrónica. Estos electrones pueden pasar con facilidad a átomos contiguos,
constituyendo los electrones libres responsables del flujo de corriente eléctrica. En otros
materiales sólidos los electrones se liberan con dificultad constituyendo semiconductores,
cuando la liberación puede ser producida por excitación térmica, o aisladores, cuando no se
logra esta liberación.

Los mecanismos microscópicos de conducción eléctrica son diferentes en los materiales
superconductores y en los líquidos. En los primeros, a muy bajas temperaturas y como
consecuencia de fenómenos cuánticos, los electrones no interactúan con los átomos
desplazándose con total libertad (resistividad nula). En los segundos, como en los
electrólitos de las baterías eléctricas, la conducción de corriente es producida por el
desplazamiento de átomos o moléculas completas ionizadas de modo positivo o negativo.
Los materiales superconductores se usan en imanes superconductores para la generación de
elevadísimos campos magnéticos.

En todos los materiales sometidos a campos eléctricos se modifican, en mayor o menor
grado, las distribuciones espaciales relativas de las cargas negativas (electrones) y positivas
(núcleos atómicos). Este fenómeno se denomina polarización eléctrica y es más notorio en
los aisladores eléctricos debido a la ausencia de apantallamiento del campo eléctrico
aplicado por los electrones libres.

Conductividad y resistividad




Conductor eléctrico de cobre.

Artículos principales: Conductividad eléctrica y Resistividad.

La conductividad eléctrica es la propiedad de los materiales que cuantifica la facilidad con
que las cargas pueden moverse cuando un material es sometido a un campo eléctrico. La
resistividad es una magnitud inversa a la conductividad, aludiendo al grado de dificultad
que encuentran los electrones en sus desplazamientos, dando una idea de lo buen o mal
conductor que es. Un valor alto de resistividad indica que el material es mal conductor
mientras que uno bajo indicará que es un buen conductor. Generalmente la resistividad de
los metales aumenta con la temperatura, mientras que la de los semiconductores disminuye
ante el aumento de la temperatura.

Los materiales se clasifican según su conductividad eléctrica o resistividad en conductores,
dieléctricos, semiconductores y superconductores.

        Conductores eléctricos. Son los materiales que, puestos en contacto con un cuerpo
        cargado de electricidad, transmiten ésta a todos los puntos de su superficie. Los mejores
        conductores eléctricos son los metales y sus aleaciones. Existen otros materiales, no
        metálicos, que también poseen la propiedad de conducir la electricidad, como son el
        grafito, las soluciones salinas (por ejemplo, el agua de mar) y cualquier material en estado
        de plasma. Para el transporte de la energía eléctrica, así como para cualquier instalación
        de uso doméstico o industrial, el metal más empleado es el cobre en forma de cables de
        uno o varios hilos. Alternativamente se emplea el aluminio, metal que si bien tiene una
        conductividad eléctrica del orden del 60% de la del cobre es, sin embargo, un material
        mucho más ligero, lo que favorece su empleo en líneas de transmisión de energía eléctrica
        en las redes de alta tensión. Para aplicaciones especiales se utiliza como conductor el
        oro.53
Dieléctricos. Son los materiales que no conducen la electricidad, por lo que pueden ser
        utilizados como aislantes. Algunos ejemplos de este tipo de materiales son vidrio,
        cerámica, plásticos, goma, mica, cera, papel, madera seca, porcelana, algunas grasas para
        uso industrial y electrónico y la baquelita. Aunque no existen materiales absolutamente
        aislantes o conductores, sino mejores o peores conductores, son materiales muy utilizados
        para evitar cortocircuitos (forrando con ellos los conductores eléctricos, para mantener
        alejadas del usuario determinadas partes de los sistemas eléctricos que, de tocarse
        accidentalmente cuando se encuentran en tensión, pueden producir una descarga) y para
        confeccionar aisladores (elementos utilizados en las redes de distribución eléctrica para
        fijar los conductores a sus soportes sin que haya contacto eléctrico). Algunos materiales,
        como el aire o el agua, son aislantes bajo ciertas condiciones pero no para otras. El aire,
        por ejemplo, es aislante a temperatura ambiente pero, bajo condiciones de frecuencia de
        la señal y potencia relativamente bajas, puede convertirse en conductor.

La conductividad se designa por la letra griega sigma minúscula ( ) y se mide en siemens
por metro, mientras que la resistividad se designa por la letra griega rho minúscula (ρ) y se
mide en ohms por metro (Ω•m, a veces también en Ω•mm²/m).

Producción y usos de la electricidad
Generación y transmisión




La energía eólica está tomando importancia en muchos países.

Artículo principal: Red eléctrica.

Hasta la invención de la pila voltaica en el siglo XVIII no se tenía una fuente viable de
electricidad. La pila voltaica y su descendiente moderna, la batería eléctrica, almacenaba
energía químicamente y la entregaba según la demanda en forma de energía eléctrica. La
batería es una fuente común muy versátil que se usa para muchas aplicaciones, pero su
almacenamiento de energía es limitado, y una vez descargado debe ser reemplazada o
descargada. Para una demanda eléctrica mucho más grande la energía debe ser generada y
transmitida continuamente sobre líneas de transmisión conductivas.

Por lo general, la energía eléctrica es generada por generadores electromecánicos
controlados por el vapor producido por combustibles fósiles, o por el calor generado por
reacciones nucleares, o de otras fuentes como la energía cinética extraída del viento o el
agua. La moderna turbina de vapor inventada por Charles Algernon Parsons en 1884 genera
cerca del 80% de la energía eléctrica en el mundo usando una gran variedad de fuentes de
calentamiento. Este generador no tiene ningún parecido al generador de disco homopolar de
Faraday, aunque ambos funcionan bajo el mismo principio electromágnetico de que un
conductor al cambiarle el campo mágnetico produce una diferencia de potencial en sus
terminales. La invención a finales del siglo XIX del transformador implico transmitir la
energía eléctrica de una forma más eficiente. La transmisión eléctrica eficiente significó en
permitir generar electricidad en plantas generadoras, para entonces ser despachada a largas
distancias donde fuera necesario.

Debido a que la energía eléctrica no puede ser almacenada fácilmente para atender la
demanda a una escala nacional, la mayoría de las veces todo lo que se produce es lo que se
requiere. Esto requiere de una bolsa eléctrica quienes hacen predicciones de la carga
eléctrica, y mantener una coordinación constante con las plantas generadoras. Una cierta
cantidad de generación debe mantenerse en reserva para soportar cualquier anomalía en la
red.

La demanda de la electricidad crece con una gran rapidez si una nación se moderniza y su
economía se desarrolla. Estados Unidos tuvo un aumento del 12% anual de la demanda en
las tres primeras décadas del siglo XX, una tasa de crecimiento que es similar a las
economías emergentes como India o China. Históricamente, la tasa de crecimiento de la
demanda eléctrica ha superado a otras formas de energía.

Las preocupaciones medioambientales con la generación de energía eléctrica han hecho que
se enfoque en las energías renovables, en particular la energía eólica e hidráulica. Mientras
el debate continúe sobre el impacto medioambiental de diferentes tipos de producción
eléctrica, su forma final sera relativamente limpia.

Aplicaciones de la electricidad
Artículo principal: Aplicaciones de la electricidad.

La electricidad tiene un sinfín de aplicaciones tanto para uso doméstico, industrial,
medicinal y en el transporte. Solo para citar se puede mencionar a la electrónica, Generador
eléctrico, Motor eléctrico, Transformador, Maquinas frigoríficas, aire acondicionado,
electroimanes, Telecomunicaciones, Electroquímica, electrovalvulas, Iluminación y
alumbrado, Producción de calor, Electrodomésticos, Robótica, Señales luminosas. También
se aplica la inducción electromagnética para la construcción de motores movidos por
energía eléctrica, que permiten el funcionamiento de innumerables dispositivos.
Electricidad en la naturaleza
Mundo inorgánico

Descargas eléctricas atmosféricas

El fenómeno eléctrico más común del mundo inorgánico son las descargas eléctricas
atmosféricas denominadas rayos y relámpagos. Debido al rozamiento de las partículas de
agua o hielo con el aire, se produce la creciente separación de cargas eléctricas positivas y
negativas en las nubes, separación que genera campos eléctricos. Cuando el campo
eléctrico resultante excede el de ruptura dieléctrica del medio, se produce una descarga
entre dos partes de una nube, entre dos nubes diferentes o entre la parte inferior de una nube
y tierra. Esta descarga ioniza el aire por calentamiento y excita transiciones electrónicas
moleculares. La brusca dilatación del aire genera el trueno, mientras que el decaimiento de
los electrones a sus niveles de equilibrio genera radiación electromagnética, luz.

Son de origen similar las centellas y el fuego de San Telmo. Este último es común en los
barcos durante las tormentas y es similar al efecto corona que se produce en algunos cables
de alta tensión.

El daño que producen los rayos a las personas y sus instalaciones puede prevenirse
derivando la descarga a tierra, de modo inocuo, mediante pararrayos.

Campo magnético terrestre




Aurora boreal.

Aunque no se puede verificar experimentalmente, la existencia del campo magnético
terrestre se debe casi seguramente a la circulación de cargas en el núcleo externo líquido de
la Tierra. La hipótesis de su origen en materiales con magnetización permanente, como el
hierro, parece desmentida por la constatación de las inversiones periódicas de su sentido en
el transcurso de las eras geológicas, donde el polo norte magnético es remplazado por el sur
y viceversa. Medido en tiempos humanos, sin embargo, los polos magnéticos son estables,
lo que permite su uso, mediante el antiguo invento chino de la brújula, para la orientación
en el mar y en la tierra.

El campo magnético terrestre desvía las partículas cargadas provenientes del Sol (viento
solar). Cuando esas partículas chocan con los átomos y moléculas de oxígeno y nitrógeno
de la magnetosfera, se produce un efecto fotoeléctrico mediante el cual parte de la energía
de la colisión excita los átomos a niveles de energía tales que cuando dejan de estar
excitados devuelven esa energía en forma de luz visible. Este fenómeno puede observarse a
simple vista en las cercanías de de los polos, en las auroras polares.

Mundo orgánico
Artículo principal: Bioelectromagnetismo.

El bioelectromagnetismo (a veces denominado parcialmente como bioelectricidad o
biomagnetismo) es el fenómeno biológico presente en todos los seres vivos, incluidas todas
las plantas y los animales, consistente en la producción de campos electromagnéticos (se
manifiesten como eléctricos o magnéticos) producidos por la materia viva ( células, tejidos
u organismos). Los ejemplos de este fenómeno incluyen el potencial eléctrico de las
membranas celulares y las corrientes eléctricas que fluyen en nervios y músculos como
consecuencia de su potencial de acción. No debe confundirse con la bioelectromagnética,
que se ocupa de los efectos de una fuente externa de electromagnetismo sobre los
organismos vivos.

Véanse también: Bioenergética, Electrocito, Electroencefalografía, Electrofisiología,
Electromiografía y Potencial de membrana.

Impulso nervioso

Artículo principal: Impulso nervioso.




Grabado antiguo mostrando la excitación del nervio crural de una rana mediante una máquina
electrostática.

El fenómeno de excitación de los músculos de las patas de una rana, descubierto por
Galvani, puso en evidencia la importancia de los fenómenos eléctricos en los organismos
vivientes. Aunque inicialmente se pensó que se trataba de una clase especial de
electricidad, se verificó gradualmente que estaban en juego las cargas eléctricas usuales de
la física. En los organismos con sistema nervioso las neuronas son los canales por los que
se trasmiten a los músculos las señales que comandan su contracción y relajación. Las
neuronas también transmiten al cerebro las señales de los órganos internos, de la piel y de
los transductores que son los órganos de los sentidos, señales como dolor, calor, textura,
presión, imágenes, sonidos, olores y sabores. Los mecanismos de propagación de las
señales por las neuronas, sin embargo, son muy diferentes del de conducción de electrones
en los cables eléctricos. Consisten en la modificación de la concentración de iones de sodio
y de potasio a ambos lados de una membrana celular. Se generan así diferencias de
potencial, variables a lo largo del interior de la neurona, que varían en el tiempo
propagándose de un extremo al otro de la misma con altas velocidades.




Los pequeños hoyos en la cabeza de este lucio contiene neuromastos del sistema de la línea
lateral.




El pez torpedo es uno de los "fuertemente eléctricos".

Véase también: Galvanismo.

Uso biológico

Artículo principal: Bioelectromagnetismo.

Muchos peces y unos pocos mamíferos tienen la capacidad de detectar la variación de los
campos eléctricos en los que están inmersos, entre los que se cuentan los teleostei, las
rayas54 y los ornitorrincos. Esta detección es hecha por neuronas especializadas llamadas
neuromastos,55 que en los gimnótidos están ubicadas en la línea lateral del pez.56

La localización por medios eléctricos (electrorrecepción) puede ser pasiva o activa. En la
localización pasiva el animal sólo detecta la variación de los campos eléctricos
circundantes, a los que no genera. Los "peces poco eléctricos" son capaces de generar
campos eléctricos débiles a través de órganos y circuitos especiales de neuronas, cuya única
función es detectar variaciones del entorno y comunicarse con otros miembros de su
especie. Los voltajes generados son inferiores a 1 V y las características de los sistemas de
detección y control varían grandemente de especie a especie.57

Algunos peces, como las anguilas y las rayas eléctricas son capaces de producir grandes
descargas eléctricas con fines defensivos u ofensivos, son los llamados peces eléctricos.
Estos peces, también llamados "peces fuertemente eléctricos", pueden generar voltajes de
hasta 2.000 V y corrientes superiores a 1 A. Entre los peces eléctricos se cuentan los
Apteronotidae, Gymnotidae, Electrophoridae, Hypopomidae, Rhamphichthyidae,
Sternopygidae, Gymnarchidae, Mormyridae y Malapteruridae.58

Véanse también: Magnetorrecepción, Paloma mensajera y Bacteria magnética.

Véase también

       Anexo:Países por producción de electricidad
       Anexo:Países por consumo de electricidad
       Alta tensión
       Baja tensión
       Batería
       Cálculo de secciones de líneas eléctricas
       Electrotecnia
       Energía eléctrica
       Historia de la electricidad
       Mediciones eléctricas
       Riesgo eléctrico
       Sistema de suministro eléctrico
       Tensión eléctrica
       Termoelectricidad
       Electromecánica
       Nikola Tesla

Referencias

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    Sciences, Paris 1785.
37. ↑ Duffin, W.J. (1980), Electricity and Magnetism, 3rd edition, McGraw-Hill, p. 35, ISBN 0-
    07-084111-X
38. ↑ National Research Council (1998), Physics Through the 1990s, National Academies
    Press, pp. 215–216, ISBN 0-309-03576-7
39. ↑ a b Umashankar, Korada (1989), Introduction to Engineering Electromagnetic Fields,
    World Scientific, pp. 77–79, ISBN 9971-5-0921-0
40. ↑ a b Hawking, Stephen (1988), A Brief History of Time, Bantam Press, p. 77, ISBN 0-553-
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41. ↑ Shectman, Jonathan (2003), Groundbreaking Scientific Experiments, Inventions, and
    Discoveries of the 18th Century, Greenwood Press, pp. 87–91, ISBN 0-313-32015-2
42. ↑ Sewell, Tyson (1902), The Elements of Electrical Engineering, Lockwood, p. 18. The Q
    originally stood for 'quantity of electricity', the term 'electricity' now more commonly
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49. ↑ a b Sears, et al., Francis (1982), University Physics, Sixth Edition, Addison Wesley,
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50. ↑ a b Sears, et al., Francis (1982), University Physics, Sixth Edition, Addison Wesley,
    pp. 494–498, ISBN 0-201-07199-1
51. ↑ Clerk Maxwell, James (1873). «A Treatise on Electricity and Magnetism» (en inglés).
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        Sternopygus. J. Comp. Neurol.. pp. vol.298 237-249.
    57. ↑ Véase, por ejemplo, http://www.scholarpedia.org/article/Electrolocation.
    58. ↑ P. Moller (1995). Electric Fishes: History and Behavior. Chapman & Hall, EE. UU.

Bibliografía

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        978-0-471-43132-9.
        Feynman, R. y Leighton, R.B. (1987). Física Vol. II: Electromagnetismo y materia. Addison-
        Wesley Iberoamericana, cop.. ISBN 0-201-06622-X.
        Gérardin, Lucien (1968). Bionics. World University Library. ISBN.
        Sears, Francis W., Zemansky, Mark W., Young, Hugh D. (2004). Física Universitaria vol. 2
        (Electricidad y Magnetismo). Editorial Pearson Educación; Madrid (España). ISBN 970-26-
        0512-1.

http://es.wikipedia.org/wiki/Electricidad




Bicicleta
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Para otros usos de este término, véase Bicicleta (desambiguación).




Bicicleta diseñada para el transporte urbano.
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  • 1. Energía de propulsión humana en bicicleta La mayoría de las personas del siglo XXI somos tan analfabetos en temas energéticos que hemos quedado reducidos a simples “abonados” de las corporaciones que producen y comercializan energía. Nuestra civilización se ha lanzado históricamente sobre cualquier fuente de energía disponible. Primero, fueron las llamadas energías de sangre (animales domésticos y esclavos humanos) luego al aprovechamiento del viento y el agua (velas, norias, etc.) hasta que de pronto descubrimos el vapor quemando madera o carbón y luego ya llegamos al paroxismo con los combustibles fósiles líquidos y la fisión del átomo. El vapor nos permitió a su vez generar un vector energético como la electricidad. Y hoy la electricidad aporta la energía a un 40 % de las necesidades humanas (especialmente, en el ámbito doméstico). Pero para la producción de electricidad hemos descubierto otras formas más sostenibles que el sucio petróleo y la peligrosa radiactividad: son las llamadas energías renovables (la fotovoltaica, la eólica, la mareomotriz, la minihidráulica, etc.). Pero a menudo nos descuidamos de otra fuente renovable nada despreciable: la energía humana como fuente para producir electricidad. Este reportaje quiere ser una aproximación a la energía de propulsión humana mediante la bicicleta para usos domésticos (otro cantar es la bicimanía para volar, navegar, etc. que sería objeto de otro reportaje). Capacidad energética del ser humano click para ampliar
  • 2. Central energética a propulsión humana a base de pedaleo comunitario. La fuerza mecánica de los humanos nace de la aportación energética de los alimentos que dan movimiento a la musculatura e intervienen en el buen funcionamiento metabólico que nos permite la vida. El valor de los alimentos (vegetales y animales) es proporcional a la cantidad de energía que nos proporciona cuando se metaboliza en presencia de oxígeno. La unidad de medida es el Joule, aunque por tradición se emplea también la caloría que equivale a la cantidad de calor que necesitamos para aumentar en un grado la temperatura de un gramo de agua (ver cuadro de equivalencias al final del texto) [1]. Este unidad energética es muy pequeña por lo que la aportación energética de los alimentos se mide en kilocalorías (1 kcal = 1.000 calorías). Las dietas humanas contienen entre 1.000 kcal/día hasta 4.000 kcal/día. La cantidad de energía varía según la actividad que desarrollemos. No es lo mismo cortar leña que correr o atender el trabajo en una oficina. Una parte de la energía de los alimentos está destinada a lo que se llama mantenimiento metabólico basal (incluida la necesidad del reposo o dormir). En una persona adulta de unos 70 kg este mínimo vital se lleva ya unas 1.650 kcal en alimento. Aquí también es importante la dieta o aportación calórica de cada tipo de alimento. Mientras los hidratos de carbono proporcionan 4 kcal por gramo, igual que las proteínas, las grasas proporcionan 9 kcal por gramo. El combustible que ingerimos pues es determinante para la actividad que realizamos. Si consumimos más que no gastamos, pues uno engorda y podemos perder calidad metabólica (o sea perjudicar nuestra salud). click para ampliar Máquina de coser montada sobre un triciclo en Yakarta. Foto Wiki Commons. La potencia media energética humana, con alimentación adecuada, está alrededor de los 150 W sobre una máquina capaz de su aprovechamiento, como es una bicicleta. Un aficionado al ciclismo puede dar fácilmente unas 90 pedaladas por minuto (1,5 pedaladas por segundo), de los que ya se consumen unos 100 W en mover el peso de las propias piernas. Los niveles de potencia que un ser humano puede proporcionar pedaleando depende de la fortaleza muscular, pero también del tiempo. Por breves espacios de tiempo sobre una bicicleta se pueden desarrollar potencias de hasta 400 W (determinados ciclistas de competición en
  • 3. un sprint), pero lo habitual es que para usos energéticos extendidos durante varias horas, no se supere los 50 W de potencia. Igualmente, el trabajo muscular depende también de la interacción con el entorno del ser humano. No es lo mismo el pedaleo estacionario que en ruta. En movimiento sobre un camino el ciclista ha de vencer la resistencia al viento y el rozamiento de la superficie por donde se circula. Además, la disponibilidad de líquidos y alimentos en el recorrido, la temperatura ambiental, etc. también influyen en la potencia final desarrollada por quien pedala. click para ampliar El potencial energético de la propulsión humana en bicicleta está condicionada por el propio diseño del ciclo y muy especialmente del sistema de pedaleo. Foto: Rotor RS4X de Rotor Componentes Tecnológicos. Finalmente, la potencia real que podemos ejercer depende de la relación entre la velocidad de rotación en revoluciones por minuto y el rendimiento en la transmisión. Adentrarnos en el mundo de la ciencia sobre la bicicleta nos obligaría a una extensión y nivel de comprensión que ultrapasa la finalidad de este artículo. Sin embargo, de forma simplificada podemos afirmar que una bicicleta con un plato en el eje de pedaleo de 48 dientes y un engranaje de 12 dientes en la transmisión nos permite un desarrollo con sólo una pérdida del 10 % respecto a un ideal como es 15:1. En otras palabras aplicando 50 W de potencia el pedaleo nos entregaría 45 W. Sin embargo, hay otras partes que intervienen como son la medida de las bielas o también la propia posición del ciclista. Igualmente, el diseño del plato aporta mejoras en la eficiencia. Este es el caso de los plato ovalados oQring y el plato articulado Rotor [2] desarrollados por al empresa española Rotor Componentes Tecnológicos que incrementan entre un 11 % y el 16 % la potencia respectivamente en comparación con un plato dentado convencional. Pero si en vez de desplazarnos con la bicicleta, lo que queremos es generar energia eléctrica, el rendimiento final obtenido dependerá del ingenio que genere la energía eléctrica, en este caso la dinamo o generador. En síntesis, un ciclista de unos 70 kg que pedalee entre 10 y 20 km/h consume entre 245 y 410 kcal/hora. Un ejercicio de esta potencia durante una hora al día y por semana supondría
  • 4. quemar entre 1 y 1,5 kg de grasa y nos aportaría la energía necesaria para ver una película en DVD sobre una pantalla plana de unas 19 pulgadas. Redescubriendo la energía de los pedales Partiremos del principio que una de las máquinas más eficientes para transmitir la potencia energética humana es la bicicleta. Recordemos que cuando uno se desplaza en bicicleta se consumen alrededor de 0,15 calorías por gramo de peso del individuo y por kilómetro, comparado con 0,75 calorías andando. Montados en una bicicleta, tanto por la posición del cuerpo como por su diseño preparado para el movimiento de la mayor masa muscular disponible en el ser humano (las piernas), se llega a grados de eficiencia elevados de hasta el 25 %. No es extraño pues que la invención de la bicicleta y de la electricidad pronto tuvieran una convergencia tecnológica. En seguida se aplicó al movimiento de la rueda la posibilidad de producir la iluminación para circular de noche con la llamada dinamo que rodaba sobre la cubierta neumática. Más tarde este mismo principio de generación eléctrica se aplicó sobre los bujes de las ruedas (dinamos de buje) que reducen la pérdida energética por el rozamiento. Finalmente, los propios engranajes ciclistas han servido para imaginar un sin fin de aplicaciones para obtener energía mecánica de una forma más eficiente. click para ampliar Herramienta de taladro accionada por pedaleo difundida por el grupo CCAT de la Universidad de Humbolt (EUA). A principios de los años 70 y como resultado de la crisis energética muchas personas volcaron su capacidad intelectual para buscar cómo obtener energía con sistemas autónomos y menos dependientes del petróleo. Sin duda, las energías renovables, y en especial los ingenios eólicos y solares fueron de los primeros. Pero también recibió una significativa atención la energía de propulsión humana. Un libro histórico en este sentido es Pedal Power in work,
  • 5. leisure and transportation (Pennsylvania: Rodale Press, 1974) de James C. McCullagh que recopila algunas de las experiencias en el ámbito del aprovechamiento de la potencia de los pedales incluidas máquinas como los dynapod (dinamo de pié) o artilugios para trabajos mecánicos accionados a pedales. Hoy hay pedales generadores de electricidad para proporcionar iluminación, elevar agua con una bomba, pero también para trabajos mecánicos como moler grano, descascarillar frutos secos, mover herramientas como pulidoras, etc. La variedad de artilugios para generar trabajo en bicicleta constituye uno de los elencos de tecnología apropiada más interesantes de todo lo disponible. Existen diseños múltiples para realizar trabajos de forma más eficiente a partir de la energía que puede brindar el pedaleo. Son las llamadas bicimáquinas como los que promueve la organización mexicana Centro Autónomo para la Creación Intercultural de Tecnologías Apropiadas en México o la organización guatemalteca Maya Pedal. Estas organizaciones, además de diseñar sus bicimáquinas pues tienen también el objetivo de recuperar bicicletas viejas. Los inventos en este ámbito de lo que podemos llamar tecnologías apropiadas vienen desarrollándose por todo el planeta. Un ejemplo, curioso son las máquinas de coser a pedales que en Yakarta en Indonesia forman parte de los trabajadores a domicilio que ofrecen sus servicios de forma ambulante; razón por la cual van sobre un triciclo. La bicicleta como fuente de energía mecánica es sin duda la que tiene el mayor abanico de aplicaciones descritas y documentadas. Licuadora a base de pedaleo fabricada por Maya Pedal reciclando piezas de bicicleta viejas. Aplicaciones cicloeléctricas
  • 6. Una de las revoluciones a las que asistiremos en los próximos años será la generación eléctrica con energía de propulsión humana. Lo que puede parecer una broma es una realidad gracias a las posibilidades que otorgan los nuevos imanes cerámicos y los diseños de generadores y estabilizadores que permite la microelectrónica de los semiconductores. Estos sistemas de generación eléctrica con pedaleo parten habitualmente de un principio básico que es producir la electricidad con un generador de corriente continua para que sea almacenada a una batería y de esta ya de forma estabilizada convertirla si es necesario a corriente alterna para alimentar pequeños electrodomésticos caseros. La clave en la conversión eléctrica de la energía del pedaleo está en que el rango de velocidad puede ser muy variable y esto exige, como hemos comentado, el almacenamiento previo. Sin embargo, puede que cuando se implante la autoproducción energética en el ámbito doméstico se diseñen inversores capaces de inyectar cicloelectricidad alterna a la red. Un caso de tecnología emergente en el ámbito de la generación eléctrica a partir de las bicicletas son las dinamos de buje. Estas dinamos situadas en lugar del buje tradicional tienen la ventaja de tener menos rozamiento y un mayor potencial energético. Gracias a ello actualmente se han convertido ya en una tecnología muy apreciada para cargar, mientras se pedalea, pequeñas utilidades microelectrónicas tales como teléfonos móviles, aparatos de MP3, GPS, etc. Las dinamos de buje empezaron a ser populares a partir de 1940 por ser más eficientes que las dinamos de botella que perdían eficiencia debido al rozamiento con el neumático. El coeficiente de rozamiento que añaden las dinamos de buje es mínimo y aunque su peso puede ser unas 5 veces mayor que un buje le aportan una gran utilidad a la rueda. Dinamo de buje de SON, sistema de transmisión de la energía generada por la dinamo hasta la batería polivalente (según una idea de Dahon) que permite posteriormente la recarga de pequeñas utilidades microelectrónicas. El cargador PedalPower+ puede necesitar de unas 2,5 horas de pedaleo para que la dinamo de buje haga una carga completa de nuestro teléfono móvil. El rozamiento de noche cuando la luz está encendida es algo mayor, pero tanto con la luz apagada como en funcionamiento a 15 km/h no supone más que un decrecimiento en el rendimiento del pedaleo inferior al 10 %. La cantidad de luz que ofrecen es en base a la legislación alemana para bicicletas que exige 0,75 W de luz a 5 km/h y 2,7 W a 15 km/h.
  • 7. 
Actualmente, existen esencialmente tres fabricantes: la inglesa Sturmey-Archer, la japonesa Shimano y la alemana Schmidt Maschinenbau (SON). Esta última ofrece también el modelo XS100 para ruedas de bicicletas plegables. Junta con la dinamo de buje algunos fabricantes han desarrollado ya estabilizadores de la corriente continua para cargar aparatos microelectrónicos, caso del E-Werk de Busch&Müller. En general son dispositivos diseñados para modular la electricidad continua generada por la dinamo de buje para que sea adecuada al aparato que queremos recargar durante nuestro paseo. Otras marcas han lanzado baterías de alta capacidad que almacenan la electricidad generada en la dinamo de buje que luego podemos traspasar a los pequeños gadgets microelectrónicos. Kits de cicloenergía eléctrica click para ampliar Kit de producción energética para una bicicleta de la empresa americana Windstream Power. Uno de los de mayor calidad que existen en el mercado. Finalmente, hay que destacar los kits decicloenergía que basan su tecnología en potentes generadores de corriente continua que se adjuntan a caballetes de entrenamiento para bicicletas. Sobre estos caballetes, nuestra bicicleta convencional puede convertirse en bicicleta estática y de este modo pedalear en casa a la vez que generamos energía eléctrica. En este caso la calidad energética o el mejor rendimiento de los mismos dependen de un buen diseño ya que además del generador propiamente dicho deben tener un buen eje así como una superficie de rodamiento con el mínimo de fricción posible. Entre los kits de mayor calidad destaca el norteamericano de Windstream capaces de proporcionar unos 20 Ah en un ritmo de pedaleo sostenible. Si lo usamos de cargador para una batería de 12 V este tipo de generadores pueden entregar 240 W a 15 V máximo. Pero existen verdaderos forofos del llamado Pedal Power capaces de convertir una bicicleta en una verdadera máquina productora de energía. Los manuales y trabajos en este campo son innumerables. Tanto informaciones accesibles en internet, como la hoja técnica de David Gordon, hasta el libro de Tamara
  • 8. Dean, The Human-Powered Home publicado por NewSociety, ofrecen posibilidades para aprender sobre el tema. Al fin y al cabo, diseñarse su propio kit de cicloenergía autónomo destinado a países no desarrollados no es tan difícil y la información no falta en internet donde pueden encontrarse ingenios diversos. Sistema de generación eléctrica con múltiples bicicletas. Una dinamo-generador para la rueda de una bicicleta para generar electricidad deRollergen. Mesa de pedaleo para alimentar un ordenador portátil. El segundo elemento clave de estos kits son las baterías. Windstream, por ejemplo se suministra con baterías de 20 a 60 Ah en 12 voltios que pueden proporcionar de 240 a 720 Wh, las cuales, una vez cargadas gracias a la energía mecánica del pedaleo, disponen de suficiente energía para suministrar varias horas de electricidad en continua o en alterna (si añadimos un inversor) para un ordenador, la televisión y otros pequeños electrodomésticos de nuestro hogar. Los generadores más usuales de bicicletas rinden unos 200 W y a 12 V pueden proporcionar de 8 a 17 Ah (jo posaría : pueden proporcionar un máximo de 17 Ah ...) con un ritmo de pedaleo respetable. Otro producto interesante es el Shakti de la empresaRollergen, que de forma muy compacta ofrece 100 W de potencia y es especialmente adecuado para actividades de cooperación. Kit de producción energética demostrativo haciendo funcionar un Scalextric, una actividad pedagógica propiedad del Institut Català de l'Energia en Barcelona.
  • 9. Obsérvese en la imagen de la izquierda el motor generador de 200 W y la superficie de rodamiento. Foto: Fundación Tierra. Estos kits son interesantes porqué en si mismos llevan la esencia de las bases de conocimiento esencial sobre la electricidad. El motor tiene una potencia pero en función de nuestro pedaleo y las revoluciones del mismo, el voltaje es variable. Una experiencia bien interesante es el Scalextric cicloeléctrico. Los cochecitos funcionan entre 6 y 12 V de corriente. Con un motor de 200 W se observa perfectamente cuanto pedaleo es necesario para que el coche avance y sobretodo el esfuerzo que hay que hacer si queremos que corra a máxima velocidad. Lo máximo que los chavales han sido capaces de generar en estas experiencias son 140 W·h, según han observado en Intiam Ruai, una de las empresas pioneras en la pedagogía de las renovables, son 140 W·h. Detalle de uno de los famosos árboles navideños de propulsión ciclista que el Ayuntamiento de Barcelona puso en las calles en el 2008-09. Nótese la escasa calidad del kit generador como muestra la imagen de la izquierda. Se trata de simple dinamo de botella deslizándose sobre un cilindro giratorio; una auténtica chapuza tecnológica que se vio nuevamente en el Festival de la Infancia 2009-10 de Barcelona. Foto: Fundación Tierra. Otra aplicación de la energía humana generadora de electricidad es la diseñada por la empresa Azimut360 que llama anthroposinergía y en la que el movimiento de la dinamo se consigue con la fuerza de una rueda que a modo de volante de inercia le da estabilidad al pedaleo y facilidad para la producción energética. Esta aplicación se puso en marcha para el proyecto En Clave de Sol diseñada por la Asociación Producciones Callejeras que impulsan conciertos musicales con renovables y energía biomotriz. El diseño de etas bicimáquinas energéticas es sin duda una de las más interesantes para producir electricidad limpia. La energía de la dinamo se pasa por un regulador que la envía a una batería y desde la misma se
  • 10. conecta a los equipos de música implicados en el sistema. En fin, una buena iniciativa para convertir los eventos artísticos y musicales no sólo una actividad sostenible y participativa. Las bicicletas con volante de inercia para generar electricidad y convertir en autónomos energéticamente los conciertos musicales con renovables y bici. Fotos: Fundación Tierra. Más allá de la cantidad de energía que un kit cicloeléctrico puede entregarnos de forma alternativa y renovable, estas aplicaciones cicloeléctricas tienen una componente pedagógica muy importante pues nos dan una relación directa del esfuerzo que supone la generación de energía eléctrica y la necesidad del ahorro de la misma. Sin ir más lejos y como ejemplo, pedalear a buen ritmo durante treinta minutos nos aportaría 1 hora de consumo para un ordenador portátil. Sin duda, las aplicaciones didácticas en este caso pueden doblar en interés al objetivo de producción energética, aunque ésta tampoco es despreciable y aporta una autonomía energética de alto valor. En el futuro será interesante que, a la par de las mejoras tecnológicas de la bicicleta, aparezcan dinamos diseñadas específicamente para el pedaleo y que permitan inyectar directamente la electricidad generada a la red eléctrica de nuestra vivienda. De este modo el esfuerzo de estos, digamos por ejemplo 140 Wh de una hora de pedaleo y ejercicio, tendrán la compensación de la autoproducción energética.
  • 11. Pedales humanos convertidos en la fuerza para accionar un tiovivo lleno de sensibilidad para que los más pequeños viajen al país de los sueños creado por Theatre de la Toupine. Foto: Fundación Tierra. [1] Algunas de las unidades de energía empleadas, así como sus equivalencias: En el sistema internacional la unidad de medida de energía es el Joule (J), aunque por tradición también se emplea la caloría (cal). Tienen equivalencias con el vatio hora (W·h) y el kilovatio hora (kW·h). -6 -3 1 Cal = 4,18 J = 1,157•10 kW•h = 1,157•10 W•h -7 -4 1 Joule = 0,24 cal = 2,778•10 kW•h = 2,778•10 W•h 1 kW•h = 864000 cal = 3.600000 J = 1000 W•h La potencia es la energía consumida o generada por unidad de tiempo. La unidad en el sistema internacional es el vatio (W), que es un Julio por segundo. Y cuando hablamos de energía o potencia eléctrica vale la pena recordar que: Ah (amperios hora) • Voltaje en Voltios (V) = energía en W•h (vatios hora) A (amperios)• Voltaje en V (voltios) = potencia en W (vatios) [2] Rotor es un innovador pedalier con la capacidad de eliminar el punto muerto del pedaleo. El punto muerto en el pedaleo convencional es el vacío que ocurre cuando los pedales se posicionan en vertical (uno arriba y el otro hacia abajo), momento en el cual las piernas no pueden transmitir potencia a la rueda.
  • 12. El punto muerto limita el rendimiento del ciclista, causa tendinitis y lesiones de rodilla, así como discontinuidad en la tracción. El sistema Rotor proporciona la solución definitiva a esta ineficiencia, típica de los pedalieres convencionales, eliminando los puntos muertos. Rotor crea una cierta independencia entre las dos bielas de manera que no se alinean a 180º de manera fija, sino que el ángulo entre ellas varía durante el ciclo de la pedalada, así un pedal nunca se sitúa debajo del otro, evitando el vacío de potencia. Eliminando el punto muerto, Rotor optimiza el esfuerzo del ciclista y reduce el riesgo de lesión, proporcionando un notable aumento de rendimiento y un pedaleo más saludable y confortable. El efecto Rotor se consigue gracias al uso de bielas independientes sincronizadas mediante dos bieletas o tirantes y un soporte excéntrico sobre el cual giran los platos. El desarrollo a mover por el ciclista varía dependiendo del punto dónde se sitúa la biela según un esquema similar al de la figura superior, de manera que el desarrollo es mayor en las zonas en las que el ciclista puede ejercer más fuerza sobre los pedales y menor en las zonas en las que no se puede generar potencia, optimizando el esfuerzo muscular de cada pedalada. http://www.terra.org/energia-de- propulsion-humana-en- bicicleta_2374.html Cómo generar electricidad con una bicicleta Desde antaño la generación de electricidad (energía eléctrica) mediante el movimiento (energía mecánica) ha sido ha sido uno de los descubrimientos más importantes que ha dado la ciencia. Este descubrimiento ha permitido desarrollar una gran cantidad de centrales. Algunas de ellas son las nucleares, las eólicas, las térmicas, etc. Todas ellas se basan en la utilización de vapor o aire que permiten el movimiento de una turbina que induce la electricidad. Además de usos industriales, este descubrimiento se ha aplicado a muchos utensilios de nuestro día a día. Uno de ellos es la luz de la bicicleta. Su
  • 13. funcionamiento se basa en el uso del movimiento de las ruedas para generar electricidad a través de una dinamo. Una dinamo es un pequeño motor al que se aplica movimiento a través de su eje que está en contacto permanente con las ruedas de la bici. Este eje hace girar un bobinado interno entre los polos (Norte y Sur) de un imán. El movimiento del bobinado entre los polos genera una corriente eléctrica inducida que es extraída mediante dos escobillas hacia un circuito externo. A este circuito se puede conectar cualquier componente electrónico que funcione con corriente continua. En el caso de la bicicleta se suele generar electricidad para encender una linterna que nos permitirá ver de noche. Esta forma de generar energía revoluciono toda la industria y en la actualidad es uno de los métodos preferidos para transformar un tipo de energía en otra. Algunos elementos de nuestro día a día que utilizan esta tecnología son las placas de inducción (placas de cocina), los ventiladores, los motores de cualquier medio de transporte, etc. Para finalizar me gustaría recordarles que si tienen alguna pregunta pueden acudir a nuestro foro y se la resolveremos cuanto antes.
  • 14. http://www.comohacer.eu/c omo-generar-electricidad- con-una-bicicleta/ Generador eléctrico Saltar a: navegación, búsqueda Generador eléctrico de una fase que genera una corriente eléctrica alterna (cambia periódicamente de sentido), haciendo girar un imán permanente cerca de una bobina. Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos (llamados polos, terminales o bornes) transformando la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada también estator). Si se produce mecánicamente un movimiento relativo entre los
  • 15. conductores y el campo, se generará una fuerza electromotriz (F.E.M.). Este sistema está basado en la ley de Faraday. Aunque la corriente generada es corriente alterna, puede ser rectificada para obtener una corriente continua. En el diagrama adjunto se observa la corriente inducida en un generador simple de una sola fase. La mayoría de los generadores de corriente alterna son de tres fases. El proceso inverso sería el realizado por un motor eléctrico, que transforma energía eléctrica en mecánica. Generador en la central eléctrica de Bridal veil Falls, Telluride, Colorado. Se trataría del generador más antiguo que se mantiene en servicio (año 1984) en EEUU. Contenido 1 Otros sistemas de generación de corrientes eléctricas o 1.1 Generadores primarios 2 Generadores ideales 3 Fuerza electromotriz de un generador 4 Véase también 5 Referencias Otros sistemas de generación de corrientes eléctricas No sólo es posible obtener una corriente eléctrica a partir de energía mecánica de rotación sino que es posible hacerlo con cualquier otro tipo de energía como punto de partida. Desde este punto de vista más amplio, los generadores se clasifican en dos tipos fundamentales: Primarios: Convierten en energía eléctrica la energía de otra naturaleza que reciben o de la que disponen inicialmente, como alternadores, dinamos, etc. Secundarios: Entregan una parte de la energía eléctrica que han recibido previamente, es decir, en primer lugar reciben energía de una corriente eléctrica y la almacenan en forma
  • 16. de alguna clase de energía. Posteriormente, transforman nuevamente la energía almacenada en energía eléctrica. Un ejemplo son las pilas o baterías recargables. Se agruparán los dispositivos concretos conforme al proceso físico que les sirve de fundamento. Generadores primarios Se indican de modo esquemático la energía de partida y el proceso físico de conversión. Se ha considerado en todos los casos conversiones directas de energía. Por ejemplo, el hidrógeno posee energía química y puede ser convertida directamente en una corriente eléctrica en una pila de combustible. También sería su combustión con oxígeno para liberar energía térmica, que podría expansionar un gas obteniendo así energía mecánica que haría girar un alternador para, por inducción magnética, obtener finalmente la corriente deseada. Proceso físico que convierte dicha energía en energía Energía de partida eléctrica Son los más frecuentes y fueron tratados como generadores eléctricos genéricos. Energía magneto-mecánica Corriente continua: Dinamo Corriente alterna: Alternador Celdas electroquímicas y sus derivados: pilas eléctricas, Energía química (sin intervención baterías, pilas de combustible. de campos magnéticos) Ver sus diferencias en generadores electroquímicos. Radiación electromagnética Fotoelectricidad, como en el panel fotovoltaico Triboelectricidad o Cuerpos frotados Energía mecánica (sin intervención o Máquinas electrostáticas, como el generador de campos magnéticos) de Van de Graaff Piezoelectricidad Energía térmica (sin intervención de Termoelectricidad (efecto Seebeck) campos magnéticos) Energía nuclear (sin intervención de Generador termoeléctrico de radioisótopos campos magnéticos)
  • 17. Generador termoeléctrico de radioisótopos de la sonda espacial Cassini. En la mayoría de los casos, el rendimiento de la transformación es tan bajo que es preferible hacerlo en varias etapas. Por ejemplo, convertir la energía nuclear en energía térmica, posteriormente en energía mecánica de un gas a gran presión que hace girar una turbina a gran velocidad, para finalmente, por inducción electromagnética obtener una corriente alterna en un alternador, el generador eléctrico más importante desde un punto de vista práctico como fuente de electricidad para casi todos los usos actuales. Generadores ideales Desde el punto de vista teórico (teoría de circuitos) se distinguen dos tipos de generadores ideales:1 * Generador de voltaje o tensión: un generador de voltaje ideal mantiene un voltaje fijo entre sus terminales con independencia de la resistencia de la carga Rc que pueda estar conectada entre ellos. Figura 1: Generador de tensión ideal; E = I×Rc * Generador de corriente o intensidad: un generador de corriente ideal mantiene una corriente constante por el circuito externo con independencia de la resistencia de la carga que pueda estar conectada entre ellos.
  • 18. En la (Figura 1) se ve el circuito más simple posible, constituido por un generador de tensión constante E conectado a una carga Rc y en donde se cumpliría la ecuación: E = I×Rc Figura 2: E = I×(Rc+Ri) El generador descrito no tiene existencia real en la práctica, ya que siempre posee lo que, convencionalmente, se ha dado en llamar resistencia interna, que aunque no es realmente una resistencia, en la mayoría de los casos se comporta como tal. En la (Figura 2) se puede ver el mismo circuito anterior, pero donde la resistencia interna del generador viene representada por una resistencia Ri, en serie con el generador, con lo que la ecuación anterior se transforma en: E = I×(Rc+Ri) Así, un generador real puede considerarse en muchos casos como un generador ideal de tensión con una resistencia interna en serie, o bien como un generador ideal de intensidad en paralelo con una resistencia.1 Fuerza electromotriz de un generador Una característica de cada generador es su fuerza electromotriz (F.E.M.), simbolizada por la letra griega epsilon (ε), y definida como el trabajo que el generador realiza para pasar la unidad de carga positiva del polo negativo al positivo por el interior del generador. La F.E.M. (ε) se mide en voltios y en el caso del circuito de la Figura 2, sería igual a la tensión E, mientras que la diferencia de potencial entre los puntos a y b, Va-b, es dependiente de la carga Rc. La F.E.M. (ε) y la diferencia de potencial coinciden en valor en ausencia de carga, ya que en este caso, al ser I = 0 no hay caída de tensión en Ri y por tanto Va-b = E.
  • 19. http://es.wikipedia.org/wiki/Generador _el%C3%A9ctrico Generación de energía eléctrica Saltar a: navegación, búsqueda Alternador de fábrica textil (Museo de la Ciencia y de la Técnica de Cataluña, Tarrasa). En general, la generación de energía eléctrica consiste en transformar alguna clase de energía química, mecánica, térmica o luminosa, entre otras, en energía eléctrica. Para la generación industrial se recurre a instalaciones denominadas centrales eléctricas, que ejecutan alguna de las transformaciones citadas. Estas constituyen el primer escalón del sistema de suministro eléctrico. La generación eléctrica se realiza, básicamente, mediante un generador; si bien estos no difieren entre sí en cuanto a su principio de funcionamiento, varían en función a la forma en que se accionan. Explicado de otro modo, difiere en qué fuente de energía primaria utiliza para convertir la energía contenida en ella, en energía eléctrica. Desde que Nikola Tesla descubrió la corriente alterna y la forma de producirla en los alternadores, se ha llevado a cabo una inmensa actividad tecnológica para llevar la energía
  • 20. eléctrica a todos los lugares habitados del mundo, por lo que, junto a la construcción de grandes y variadas centrales eléctricas, se han construido sofisticadas redes de transporte y sistemas de distribución. Sin embargo, el aprovechamiento ha sido y sigue siendo muy desigual en todo el planeta. Así, los países industrializados o del Primer mundo son grandes consumidores de energía eléctrica, mientras que los países del llamado Tercer mundo apenas disfrutan de sus ventajas. Planta nuclear en Cattenom, Francia. La demanda de energía eléctrica de una ciudad, región o país tiene una variación a lo largo del día. Esta variación es función de muchos factores, entre los que destacan: tipos de industrias existentes en la zona y turnos que realizan en su producción, climatología extremas de frío o calor, tipo de electrodomésticos que se utilizan más frecuentemente, tipo de calentador de agua que haya instalado en los hogares, la estación del año y la hora del día en que se considera la demanda. La generación de energía eléctrica debe seguir la curva de demanda y, a medida que aumenta la potencia demandada, se debe incrementar la potencia suministrada. Esto conlleva el tener que iniciar la generación con unidades adicionales, ubicadas en la misma central o en centrales reservadas para estos períodos. En general los sistemas de generación se diferencian por el periodo del ciclo en el que está planificado que sean utilizados; se consideran de base la nuclear y la eólica, de valle la termoeléctrica de combustibles fósiles, y de pico la hidroeléctrica principalmente (los combustibles fósiles y la hidroeléctrica también pueden usarse como base si es necesario).
  • 21. Corriente de Energía. Dependiendo de la fuente primaria de energía utilizada, las centrales generadoras se clasifican en químicas cuando se utilizan plantas de radioactidvidad, que generan energia eléctrica con el contacto de esta, termoeléctricas (de carbón, petróleo, gas, nucleares y solares termoeléctricas), hidroeléctricas (aprovechando las corrientes de los ríos o del mar: mareomotrices), eólicas y solares fotovoltaicas. La mayor parte de la energía eléctrica generada a nivel mundial proviene de los dos primeros tipos de centrales reseñados. Todas estas centrales, excepto las fotovoltaicas, tienen en común el elemento generador, constituido por un alternador de corriente, movido mediante una turbina que será distinta dependiendo del tipo de energía primaria utilizada. Por otro lado, un 64% de los directivos de las principales empresas eléctricas consideran que en el horizonte de 2018 existirán tecnologías limpias, WN, asequibles y renovables de generación local, lo que obligará a las grandes corporaciones del sector a un cambio de mentalidad.1
  • 22. Contenido 1 Centrales termoeléctricas 2 Centrales Térmicas Solares 3 Centrales hidroeléctricas 4 Centrales Mareomotrices 5 Centrales eólicas 6 Centrales fotovoltaicas 7 Generación a pequeña escala o 7.1 Grupo electrógeno o 7.2 Pila voltaica o 7.3 Pilas de combustible o 7.4 Generador termoeléctrico de radioisótopos 8 Véase también 9 Referencias 10 Enlaces externos Centrales termoeléctricas Rotor de una turbina de una central termoeléctrica. Artículo principal: Central termoeléctrica. Una central termoeléctrica es una instalación empleada para la generación de energía eléctrica a partir de calor. Este calor puede obtenerse tanto de combustibles fósiles (petróleo, gas natural o carbón) como de la fisión nuclear del uranio u otro combustible
  • 23. nuclear o del sol como las solares termoeléctricas. Las centrales que en el futuro utilicen la fusión también serán centrales termoeléctricas. En su forma más clásica, las centrales termoeléctricas consisten en una caldera en la que se quema el combustible para generar calor que se transfiere a unos tubos por donde circula agua, la cual se evapora. El vapor obtenido, a alta presión y temperatura, se expande a continuación en una turbina de vapor, cuyo movimiento impulsa un alternador que genera la electricidad. Luego el vapor es enfriado en un Condensador donde circula por tubos agua fría de un caudal abierto de un río o por torre de refrigeración. En las centrales termoeléctricas denominadas de ciclo combinado se usan los gases de la combustión del gas natural para mover una turbina de gas. En una cámara de combustión se quema el gas natural y se inyecta aire para acelerar la velocidad de los gases y mover la turbina de gas. Como, tras pasar por la turbina, esos gases todavía se encuentran a alta temperatura (500 °C), se reutilizan para generar vapor que mueve una turbina de vapor. Cada una de estas turbinas impulsa un alternador, como en una central termoeléctrica común. El vapor luego es enfriado por medio de un caudal de agua abierto o torre de refrigeración como en una central térmica común. Además, se puede obtener la cogeneración en este tipo de plantas, al alternar entre la generación por medio de gas natural o carbón. Este tipo de plantas está en capacidad de producir energía más allá de la limitación de uno de los dos insumos y pueden dar un paso a la utilización de fuentes de energía por insumos diferentes. Las centrales térmicas que usan combustibles fósiles liberan a la atmósfera dióxido de carbono (CO2), considerado el principal gas responsable del calentamiento global. También, dependiendo del combustible utilizado, pueden emitir otros contaminantes como óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, partículas sólidas (polvo) y cantidades variables de residuos sólidos. Las centrales nucleares pueden contaminar en situaciones accidentales (véase accidente de Chernóbil) y también generan residuos radiactivos de diversa índole. The 11MW PS10 central termosolar funcionando en Sevilla, España. Centrales Térmicas Solares Una central térmica solar 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
  • 24. termodinámico convencional, se produce la potencia necesaria para mover un alternador para generación de energía eléctrica como en una central térmica clásica. En ellas es necesario concentrar la radiación solar para que se puedan alcanzar temperaturas elevadas, de 300 °C hasta 1000 °C, y obtener así un rendimiento aceptable en el ciclo termodinámico, que no se podría obtener con temperaturas más bajas. La captación y concentración de los rayos solares se hacen por medio de espejos con orientación automática que apuntan a una torre central donde se calienta el fluido, o con mecanismos más pequeños de geometría parabólica. El conjunto de la superficie reflectante y su dispositivo de orientación se denomina heliostato. Su principal problema medioambiental es la necesidad de grandes extensiones de territorio que dejan de ser útiles para otros usos (agrícolas, forestales, etc.). Véanse también: Central nuclear, ciclo combinado, central térmica solar y controversia sobre la energía nuclear. Centrales hidroeléctricas Rotor de una turbina de una central hidroeléctrica. Artículo principal: Central hidroeléctrica. 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 electricidad en alternadores. Las dos características principales de una central hidroeléctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generación de electricidad son:
  • 25. La potencia, que es función del desnivel existente entre el nivel medio del embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal máximo turbinable, además de las características de la turbina y del generador. La energía garantizada en un lapso determinado, generalmente un año, que está en función del volumen útil del embalse, de la pluviometría anual y de la potencia instalada. La potencia de una central hidroeléctrica puede variar desde unos pocos MW, hasta varios GW. Hasta 10 MW se consideran minicentrales. En China se encuentra la mayor central hidroeléctrica del mundo (la Presa de las Tres Gargantas), con una potencia instalada de 22.500 MW. La segunda es la Represa de Itaipú (que pertenece a Brasil y Paraguay), con una potencia instalada de 14.000 MW en 20 turbinas de 700 MW cada una. Esta forma de energía posee problemas medioambientales al necesitar la construcción de grandes embalses en los que acumular el agua, que es sustraída de otros usos, incluso urbanos en algunas ocasiones. Actualmente se encuentra en desarrollo la explotación comercial de la conversión en electricidad del potencial energético que tiene el oleaje del mar, en las llamadas centrales mareomotrices. Estas utilizan el flujo y reflujo de las mareas. En general pueden ser útiles en zonas costeras donde la amplitud de la marea sea amplia, y las condiciones morfológicas de la costa permitan la construcción de una presa que corte la entrada y salida de la marea en una bahía. Se genera energía tanto en el momento del llenado como en el momento del vaciado de la bobina Centrales Mareomotrices Las centrales mareomotrices utilizan el flujo y reflujo de las mareas. En general, pueden ser útiles en zonas costeras donde la amplitud de la marea sea amplia y las condiciones morfológicas de la costa permitan la construcción de una presa que corte la entrada y salida de la marea en una bahía. Se genera energía tanto en el momento del llenado como en el momento del vaciado de la bahía. Actualmente se encuentra en desarrollo la explotación comercial de la conversión en electricidad del potencial energético que tiene el oleaje del mar, en las llamadas centrales undimotrices.
  • 26. Centrales eólicas Capacidad eólica mundial total instalada y previsiones 1997-2010. Fuente: WWEA e.V. Artículo principal: Energía eólica. La energía eólica se obtiene mediante el movimiento del aire, es decir, de la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire o de las vibraciones que el dicho viento produce. Los molinos de viento se han usado desde hace muchos siglos para moler el grano, bombear agua u otras tareas que requieren una energía. En la actualidad se usan aerogeneradores para generar electricidad, especialmente en áreas expuestas a vientos frecuentes, como zonas costeras, alturas montañosas o islas. La energía del viento está relacionada con el movimiento de las masas de aire que se desplazan de áreas de alta presión atmosférica hacia áreas adyacentes de baja presión, con velocidades proporcionales al gradiente de presión.2 El impacto medioambiental de este sistema de obtención de energía es relativamente bajo, pudiéndose nombrar el impacto estético, porque deforman el paisaje, la muerte de aves por choque con las aspas de los molinos o la necesidad de extensiones grandes de territorio que se sustraen de otros usos. Además, este tipo de energía, al igual que la solar o la hidroeléctrica, están fuertemente condicionadas por las condiciones climatológicas, siendo aleatoria la disponibilidad de las mismas.
  • 27. Centrales fotovoltaicas Panel solar. Artículo principal: Energía solar fotovoltaica. Se denomina energía solar fotovoltaica a la obtención de energía eléctrica a través de paneles fotovoltaicos. Los paneles, módulos o colectores fotovoltaicos están formados por dispositivos semiconductores tipo diodo que, al recibir radiación solar, se excitan y provocan saltos electrónicos, generando una pequeña diferencia de potencial en sus extremos. El acoplamiento en serie de varios de estos fotodiodos permite la obtención de voltajes mayores en configuraciones muy sencillas y aptas para alimentar pequeños dispositivos electrónicos. A mayor escala, la corriente eléctrica continua que proporcionan los paneles fotovoltaicos se puede transformar en corriente alterna e inyectar en la red eléctrica. Alemania es en la actualidad el segundo productor mundial de energía solar fotovoltaica tras Japón, con cerca de 5 millones de metros cuadrados de colectores de sol, aunque sólo representa el 0,03% de su producción energética total. La venta de paneles fotovoltaicos ha crecido en el mundo al ritmo anual del 20% en la década de los noventa. En la Unión Europea el crecimiento medio anual es del 30%, y Alemania tiene el 80% de la potencia instalada de la Unión.3 Los principales problemas de este tipo de energía son su elevado coste en comparación con los otros métodos, la necesidad de extensiones grandes de territorio que se sustraen de otros usos, la competencia del principal material con el que se construyen con otros usos (el sílice es el principal componente de los circuitos integrados), o su dependencia con las condiciones climatológicas. Este último problema hace que sean necesarios sistemas de almacenamiento de energía para que la potencia generada en un momento determinado, pueda usarse cuando se solicite su consumo. Se están estudiando sistemas como el almacenamiento cinético, bombeo de agua a presas elevadas, almacenamiento químico, entre otros.
  • 28. Generación a pequeña escala Grupo electrógeno de 500 kVA instalado en un complejo turístico en Egipto. Grupo electrógeno Artículo principal: Grupo electrógeno. Un grupo electrógeno es una máquina que mueve un generador de energía eléctrica a través de un motor de combustión interna. Es comúnmente utilizado cuando hay déficit en la generación de energía de algún lugar, o cuando hay corte en el suministro eléctrico y es necesario mantener la actividad. Una de sus utilidades más comunes es en aquellos lugares donde no hay suministro a través de la red eléctrica, generalmente son zonas agrícolas con pocas infraestructuras o viviendas aisladas. Otro caso es en locales de pública concurrencia, hospitales, fábricas, etc., que, a falta de energía eléctrica de red, necesiten de otra fuente de energía alterna para abastecerse en caso de emergencia. Un grupo electrógeno consta de las siguientes partes: Motor de combustión interna. El motor que acciona el grupo electrógeno suele estar diseñado específicamente para ejecutar dicha labor. Su potencia depende de las características del generador. Pueden ser motores de gasolina o diésel. Sistema de refrigeración. El sistema de refrigeración del motor es problemático, por tratarse de un motor estático, y puede ser refrigerado por medio de agua, aceite o aire. Alternador. La energía eléctrica de salida se produce por medio de una alternador apantallado, protegido contra salpicaduras, autoexcitado, autorregulado y sin escobillas, acoplado con precisión al motor. El tamaño del alternador y sus prestaciones son muy variables en función de la cantidad de energía que tienen que generar. Depósito de combustible y bancada. El motor y el alternador están acoplados y montados sobre una bancada de acero. La bancada incluye un depósito de combustible con una capacidad mínima de funcionamiento a plena carga según las especificaciones técnicas que tenga el grupo en su autonomía. Sistema de control. Se puede instalar uno de los diferentes tipos de paneles y sistemas de control que existen para controlar el funcionamiento, salida del grupo y la protección contra posibles fallos en el funcionamiento.
  • 29. Interruptor automático de salida. Para proteger al alternador, llevan instalado un interruptor automático de salida adecuado para el modelo y régimen de salida del grupo electrógeno. Existen otros dispositivos que ayudan a controlar y mantener, de forma automática, el correcto funcionamiento del mismo. Regulación del motor. El regulador del motor es un dispositivo mecánico diseñado para mantener una velocidad constante del motor con relación a los requisitos de carga. La velocidad del motor está directamente relacionada con la frecuencia de salida del alternador, por lo que cualquier variación de la velocidad del motor afectará a la frecuencia de la potencia de salida.4 Pila voltaica Esquema funcional de una pila eléctrica. Artículo principal: Pila eléctrica. Se denomina ordinariamente pila eléctrica a un dispositivo que genera energía eléctrica por un proceso químico transitorio, tras de lo cual cesa su actividad y han de renovarse sus elementos constituyentes, puesto que sus características resultan alteradas durante el mismo. Se trata de un generador primario. Esta energía resulta accesible mediante dos terminales que tiene la pila, llamados polos, electrodos o bornes. Uno de ellos es el polo positivo o cátodo y el otro es el polo negativo o ánodo. En español es habitual llamarla así, mientras que las pilas recargables o acumuladores, se ha venido llamando batería. La primera pila eléctrica fue dada a conocer al mundo por Volta en 1800, mediante una carta que envió al presidente de la Royal Society londinense, por tanto son elementos provenientes de los primeros tiempos de la electricidad. Aunque la apariencia de una pila sea simple, la explicación de su funcionamiento dista de serlo y motivó una gran actividad científica en los siglos XIX y XX, así como diversas teorías, y la demanda creciente que tiene este producto en el mercado sigue haciendo de él objeto de investigación intensa. El funcionamiento de una pila se basa en el potencial de contacto entre dos sustancias, mediado por un electrolito.5 Cuando se necesita una corriente mayor que la que puede suministrar un elemento único, siendo su tensión en cambio la adecuada, se pueden añadir otros elementos en la conexión llamada en paralelo. La capacidad total de una pila se mide en amperios-hora (A•h); es el número máximo de amperios que el elemento puede
  • 30. suministrar en una hora. Es un valor que no suele conocerse, ya que no es muy claro dado que depende de la intensidad solicitada y la temperatura. Un importante avance en la calidad de las pilas ha sido la pila denominada seca, al que pertenecen prácticamente todas las utilizadas hoy día (2008). Las pilas eléctricas, baterías y acumuladores se presentan en unas cuantas formas normalizadas en función de su forma, tensión y capacidad que tengan. Los metales y productos químicos constituyentes de las pilas pueden resultar perjudiciales para el medio ambiente, produciendo contaminación química. Es muy importante no tirarlas a la basura (en algunos países no está permitido), sino llevarlas a centros de reciclado. En algunos países, la mayoría de los proveedores y tiendas especializadas también se hacen cargo de las pilas gastadas. Una vez que la envoltura metálica que recubre las pilas se daña, las sustancias químicas que contienen se ven liberadas al medio ambiente causando contaminación. Con mayor o menor grado, las sustancias son absorbidas por la tierra pudiéndose filtrar hacia los mantos acuíferos y de éstos pueden pasar directamente a los seres vivos, entrando con esto en la cadena alimenticia. Las pilas son residuos peligrosos por lo que desde el momento en que se empiezan a reunir, deben ser manejadas por personal capacitado que siga las precauciones adecuadas empleando todos los procedimientos técnicos y legales para el manejo de dicho residuos.6 Estas pilas suelen utilizarse en los aparatos eléctricos portátiles, que son una gran cantidad de dispositivos que se han inventado y que se nutren para su funcionamiento de la energía facilitada por una o varias pilas eléctricas o de baterías recargables. Entre los dispositivos de uso masivo destacan juguetes, linternas, relojes, teléfonos móviles, marcapasos, audífonos, calculadoras, ordenadores personales portátiles, reproductores de música, radio transistores, mando a distancia, etc. Véanse también: Almacenamiento de energía, Batería eléctrica, Condensador eléctrico, Supercondensador, Bobina y Central hidroeléctrica reversible.
  • 31. Pila de hidrógeno. La celda en sí es la estructura cúbica del centro de la imagen. Pilas de combustible Artículo principal: Pila de combustible. Una celda, célula o pila de combustible es un dispositivo electroquímico de generación de electricidad similar a una batería, que se diferencia de esta en estar diseñada para permitir el reabastecimiento continuo de los reactivos consumidos. Esto permite producir electricidad a partir de una fuente externa de combustible y de oxígeno, en contraposición a la capacidad limitada de almacenamiento de energía de una batería. Además, la composición química de los electrodos de una batería cambia según el estado de carga, mientras que en una celda de combustible los electrodos funcionan por la acción de catalizadores, por lo que son mucho más estables. En las celdas de hidrógeno los reactivos usados son hidrógeno en el ánodo y oxígeno en el cátodo. Se puede obtener un suministro continuo de hidrógeno a partir de la electrólisis del agua, lo que requiere una fuente primaria de generación de electricidad, o a partir de reacciones catalíticas que desprenden hidrógeno de hidrocarburos. El hidrógeno puede almacenarse, lo que permitiría el uso de fuentes discontinuas de energía como la solar y la eólica. El hidrógeno gaseoso (H2) es altamente inflamable y explosivo, por lo que se están desarrollando métodos de almacenamiento en matrices porosas de diversos materiales.7 Generador termoeléctrico de radioisótopos Artículo principal: Generador termoeléctrico de radioisótopos.
  • 32. Un generador termoeléctrico de radioisótopos es un generador eléctrico simple que obtiene su energía de la liberada por la desintegración radiactiva de determinados elementos. En este dispositivo, el calor liberado por la desintegración de un material radiactivo se convierte en electricidad directamente gracias al uso de una serie de termopares, que convierten el calor en electricidad gracias al efecto Seebeck en el llamado Unidad de calor de radioisótopos (o RHU en inglés). Los RTG se pueden considerar un tipo de batería y se han usado en satélites, sondas espaciales no tripuladas e instalaciones remotas que no disponen de otro tipo de fuente eléctrica o de calor. Los RTG son los dispositivos más adecuados en situaciones donde no hay presencia humana y se necesitan potencias de varios centenares de vatios durante largos períodos de tiempo, situaciones en las que los generadores convencionales como las pilas de combustible o las baterías no son viables económicamente y donde no pueden usarse células fotovoltaicas. Véase también Portal:Energía. Contenido relacionado con Energía. Energía eléctrica Energía nuclear Energía eólica Energía potencial Energía cinética Energía solar Referencias 1. ↑ «La tecnología revolucionará la producción eléctrica en 10 años». 2. ↑ Energía eólica construible.es[29-5-2008] 3. ↑ Energía solar fotovoltaica solarweb.net [29-5-2008] 4. ↑ Grupos electrógenos geocities.com [11-6-2008] 5. ↑ Véase por ejemplo, Francis W. Sears, Electricidad y magnetismo, Editorial Aguilar, Madrid (España), 1958, pp. 142-155. 6. ↑ Pila eléctrica perso.wanadoo.es [21-5-2008] 7. ↑ Pilas de combustible de hidrógeno Artículo técnico fecyt.es [30-5-2008]
  • 33. http://es.wikipedia.or g/wiki/Generaci%C3% B3n_de_energ%C3%A Da_el%C3%A9ctrica generar: Producir o crear alguna cosa http://es.thefreedictionary.com/generando Electricidad: La electricidad (del griego ήλεκτρον elektron, cuyo significado es ámbar) es el conjunto de fenómenos físicos relacionados con la atracción de cargas negativas o positivas. Se manifiesta en una gran variedad de fenómenos conocidos como la iluminación, electricidad estática, inducción electromagnética y el flujo de corriente eléctrica.1 2 3 4 La electricidad es tan versátil que tiene un sinnúmero de aplicaciones que incluyen el transporte, climatización, iluminación y computación. La electricidad es la columna de la industria moderna, y se espera que se mantenga así en un futuro cercano.5
  • 34. Contenido 1 Historia de la electricidad 2 Conceptos o 2.1 Carga eléctrica o 2.2 Corriente eléctrica o 2.3 Campo eléctrico o 2.4 Potencial eléctrico o 2.5 Electromagnetismo 3 Circuitos 4 Propiedades eléctricas de los materiales o 4.1 Origen microscópico o 4.2 Conductividad y resistividad 5 Producción y usos de la electricidad o 5.1 Generación y transmisión o 5.2 Aplicaciones de la electricidad 6 Electricidad en la naturaleza o 6.1 Mundo inorgánico  6.1.1 Descargas eléctricas atmosféricas  6.1.2 Campo magnético terrestre o 6.2 Mundo orgánico  6.2.1 Impulso nervioso  6.2.2 Uso biológico 7 Véase también 8 Referencias 9 Bibliografía 10 Enlaces externos Historia de la electricidad
  • 35. Michael Faraday relacionó el magnetismo con la electricidad. Artículo principal: Historia de la electricidad. La historia de la electricidad como rama de la física comenzó con observaciones aisladas y simples especulaciones o intuiciones médicas, como el uso de peces eléctricos en enfermedades como la gota y el dolor de cabeza, u objetos arqueológicos de interpretación discutible, como la batería de Bagdad.6 Tales de Mileto fue el primero en observar los fenómenos eléctricos cuando, al frotar una barra de ámbar con un paño, notó que la barra podía atraer objetos livianos.2 4 Mientras la electricidad era todavía considerada poco más que un espectáculo de salón, las primeras aproximaciones científicas al fenómeno fueron hechas en los siglos XVII y XVIII por investigadores sistemáticos como Gilbert,7 von Guericke,8 Henry Cavendish,9 10 Du Fay,11 van Musschenbroek12 y Watson.13 Estas observaciones empiezan a dar sus frutos con Galvani,14 Volta,15 Coulomb16 y Franklin,17 y, ya a comienzos del siglo XIX, con Ampère,18 Faraday19 y Ohm.20 No obstante, el desarrollo de una teoría que unificara la electricidad con el magnetismo como dos manifestaciones de un mismo fenómeno no se alcanzó hasta la formulación de las ecuaciones de Maxwell en 1865.21 Los desarrollos tecnológicos que produjeron la primera revolución industrial no hicieron uso de la electricidad. Su primera aplicación práctica generalizada fue el telégrafo eléctrico de Samuel Morse (1833), que revolucionó las telecomunicaciones.22 La generación masiva de electricidad comenzó cuando, a fines del siglo XIX, se extendió la iluminación eléctrica de las calles y las casas. La creciente sucesión de aplicaciones que esta disponibilidad produjo hizo de la electricidad una de las principales fuerzas motrices de la segunda revolución industrial.23 Fue éste el momento de grandes inventores como Gramme,24 Westinghouse,25 von Siemens26 y Alexander Graham Bell.27 Entre ellos destacaron Nikola Tesla y Thomas Alva Edison, cuya revolucionaria manera de entender la relación entre investigación y mercado capitalista convirtió la innovación tecnológica en una actividad industrial.28 29 Conceptos Carga eléctrica Interacciones entre cargas de igual y distinta naturaleza.
  • 36. La carga en un electroscopio causa que las láminas se repelan entre sí. Artículo principal: Carga eléctrica. La carga eléctrica es una propiedad de la materia que produce experimentar una fuerza cuando hay otra materia cerca cargada eléctricamente. La carga se origina en el átomo, el cual tiene portadores muy comunes que son el electrón y el protón. Es una cantidad conservativa, es decir, la carga neta de un sistema aislado se mantendrá constante, a menos que una carga externa se desplace a ese sistema. 30 En el sistema, la carga puede transferirse entre los cuerpos por contacto directo, o al pasar por un material conductor, como un cable. 31 El término electricidad estática hace referencia a la presencia de carga en un cuerpo, por lo general causado por que dos materiales distintos se frotan entre sí, transfiriéndose carga uno al otro. 32 La presencia de carga da lugar a la fuerza electromágnetica: La carga ejerce una fuerza a las otras, un efecto que era conocido en la antigüedad, pero no comprendido. 33 Una bola liviana que estaba suspendida de un hilo podía cargarse al contacto con una barra de vidrio que ya había sido cargada por fricción con ropa. Se encontró que si una bola similar se cargaba con la misma barra de vidrio, se atraían entre sí. Este fenómeno fue investigado a finales del siglo XVIII por Charles-Augustin de Coulomb, que dedujo que la carga se manifiesta de dos formas opuestas.34 Este descubrimiento trajo el muy famoso axioma "objetos con la misma polaridad se repelen y con diferente polaridad se atraen".33 35 La fuerza actúa en las partículas cargadas entre sí, y además la carga tiene una tendencia a extenderse sobre una superficie conductora. La magnitud de la fuerza electromagnética, ya sea atractiva o repulsiva, está dada por la ley de Coulomb, que relaciona la fuerza con el producto de las cargas y tiene una relación cuadrática inversa a la distancia entre ellas.36 37 La fuerza electromagnética es muy fuerte, la segunda después de la interacción nuclear fuerte38 , con la diferencia que esa fuerza opera sobre todas las distancias. 39 En comparación con la débil fuerza gravitacional, la fuerza electromagnética que aleja a dos electrones es 1042 veces más grande que la atracción gravitacional que los une.40
  • 37. La carga en los electrones y los protones tienen signos contrarios, además una cantidad de carga puede ser expresada como positiva o negativa. Por convención, la carga que posee los electrones se asume negativa y la de los protones positiva, una costumbre que se originó con el trabajo de Benjamin Franklin.41 La cantidad de carga esta dada por el símbolo Q y se expresa en Culombios. 42 Cada electrón posee la misma carga de aproximadamente - 1.6022×10-19 culombios. El protón tiene una carga que es igual y opuesta +1.6022×10-19 coulombios. La carga no sólo está presente en la materia, sino también por la antimateria, cada antipartícula tiene una carga igual y opuesta a su correspondiente partícula.43 La carga puede medirse de diferentes maneras, un instrumento muy antiguo es el electroscopio, que aunque todavía se usa para demostraciones en los salones de clase, ha sido superado por el electrómetro electrónico. 44 Corriente eléctrica Artículo principal: Corriente eléctrica. Un arco eléctrico provee una demostración energética de la corriente eléctrica Se conoce como corriente eléctrica al movimiento de carga eléctrica, cuya intensidad está medida por lo general en amperios. La corriente puede consistir de cualquier partícula cargada en movimiento; frecuentemente son electrones, pero cualquier carga en movimiento constituye una corriente. 45 Históricamente, se definió como un flujo de cargas positivas y se fijó el sentido convencional de circulación de la corriente como un flujo de cargas desde el polo positivo al negativo. Sin embargo, posteriormente se observó, que en los metales los portadores de carga son electrones, con carga negativa, y se desplazan en sentido contrario al convencional.46 Sin embargo, dependiendo de las condiciones, una corriente eléctrica puede consistir de un flujo de partículas cargadas en una dirección, o incluso en ambas direcciones al mismo tiempo. La convención positivo-negativo es ampliamente usada para simplificar esta situación.45 El proceso por el cual la corriente eléctrica pasa a través de un material se llama conducción eléctrica, y su naturaleza varía dependiendo de las partículas cargadas y el material por el cual ellos están viajando. Ejemplos de corrientes eléctricas incluyen la
  • 38. conducción metálica, donde los electrones fluyen a través de un conductor eléctrico, como el metal, y la electrólisis, donde los iones (átomos cargados) fluyen a través de líquidos. Mientras que las partículas pueden moverse muy despacio, algunas veces con una velocidad de deriva promedio de sólo fracciones de un milímetro por segundo,31 el campo eléctrico que las controla se propaga cerca a la velocidad de la luz, permitiendo que las señales eléctricas se transmitan rápidamente por los cables.47 La corriente produce muchos efectos visibles, que han hecho que se reconozca su presencia a lo largo de la historia. En 1800, Nicholson y Carlisle descubrieron que el agua podía descomponerse por la corriente de una pila voltaica en un proceso que se conoce como electrólisis; trabajo que posteriormente fue ampliado por Michael Faraday en 1833.48 La corriente a través de un resistencia eléctrica produce un aumento de la temperatura, un efecto que James Prescott Joule estudió matemáticamente en 1840. 48 Campo eléctrico Líneas de campo saliendo de una carga positiva hacia un conductor plano. Artículo principal: Campo eléctrico. El concepto de campo eléctrico fue introducido por Michael Faraday. Un campo eléctrico se crea por un cuerpo cargado en el espacio que lo rodea, y produce una fuerza que ejerce sobre otras cargas que están ubicadas en el campo. El campo eléctrico actúa entre dos cargas actúa muy parecido al campo gravitacional que actúa sobre dos masas, y como tal, se extiende hasta el infinito y es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.39 Sin embargo, tienen una pequeña diferencia. La gravedad siempre actúa en atracción, mientras que el campo eléctrico puede producir atracción o repulsión. Si un cuerpo grande como un planeta no tienen carga neta, el campo eléctrico a una distancia es cero. Por esto, la gravedad es la fuerza dominante en el universo, a pesar de ser mucho más débil. 40 Un campo eléctrico varía en el espacio, y su fuerza en cualquier punto se define como la fuerza (por unidad de carga) que se necesita para que una carga se ubicará en ese punto. 49 La carga de prueba deber ser insignificante para evitar que su propio campo afecte el campo principal y también debe ser estacionaria para evitar el efecto de los campos magnéticos. Como el campo eléctrico se define en términos de fuerza, y una fuerza es un
  • 39. vector, entonces el campo eléctrico también es un vector, con magnitud y dirección. Específicamente, es un campo vectorial. 49 Potencial eléctrico Un par de pilas AA. El signo + indica la polaridad de la diferencia de potencial entre las terminales de la batería. Artículo principal: Potencial eléctrico. El concepto de potencial eléctrico tiene mucha relación con el campo eléctrico. Una caga pequeña ubicada en un campo eléctrico experimenta una fuerza, y para haber llevado esa carga a ese punto en contra de la fuerza se necesito trabajo. El potencial eléctrico en cualquier punto se define como la energía requerida para mover una carga de prueba ubicada en el infinito a ese punto.50 Por lo general se mide en voltios, donde un voltio es el potencia en el que un julio (unidad) de trabajo debe gastarse para traer una carga de un culombio del infinito. Esta definición formal de potencial tiene una aplicación práctica, aunque un concepto más útil es el de diferencia de potencial, y es la energía requerida para mover una carga entre dos puntos específicos. El campo eléctrico tiene la propiedad especial de ser conservativo, es decir que no importa la trayectoria realizada por la carga de prueba; todas las trayectorias de dos puntos específicos consumen la misma energía, y además con un único valor de diferencia de potencial. 50 El voltio está tan identificado como la unidad de elección de medida y descripción de la diferencia de potencial que el término voltaje se usa frecuentemente en la vida diaria.
  • 40. Electromagnetismo Fluido ferroso que se agrupa cerca de los polos de un imán o magneto. El motor eléctrico aprovecha un efecto importante del electromagnetismo: una corriente a través de un campo magnético experimenta una fuerza en el mismo ángulo del campo y la corriente. Artículo principal: Electromagnetismo. Se denomina electromagnetismo a la teoría física que unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos son obra de Faraday, pero fueron formulados por primera vez de modo completo por Maxwell. La formulación consiste en cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales, conocidas como ecuaciones de Maxwell, que relacionan el campo eléctrico, el campo magnético y sus respectivas fuentes materiales: densidad de carga eléctrica, corriente eléctrica, desplazamiento eléctrico y corriente de desplazamiento. A principios del siglo XIX Ørsted encontró evidencia empírica de que los fenómenos magnéticos y eléctricos estaban relacionados. A partir de esa base Maxwell unificó en 1861 los trabajos de físicos como Ampère, Sturgeon, Henry, Ohm y Faraday, en un conjunto de ecuaciones que describían ambos fenómenos como uno solo, el fenómeno electromagnético. Se trata de una teoría de campos; las explicaciones y predicciones que provee se basan en magnitudes físicas vectoriales y son dependientes de la posición en el espacio y del tiempo. El electromagnetismo describe los fenómenos físicos macroscópicos en los que intervienen
  • 41. cargas eléctricas en reposo y en movimiento, usando para ello campos eléctricos y magnéticos y sus efectos sobre la materia. Para la descripción de fenómenos a nivel molecular, atómico o corpuscular, es necesario emplear las expresiones clásicas de la energía electromagnética conjuntamente con las de la mecánica cuántica. Ecuaciones de Maxwell, en su forma diferencial Nombre de la ley Forma diferencial Ley de Gauss Ley de Gauss para el magnetismo o inexistencia del monopolo magnético Ecuación de Maxwell-Faraday (ley de Faraday) Ley de Ampère-Maxwell Las ecuaciones de Maxwell describen los campos eléctricos y magnéticos como manifestaciones de un solo campo electromagnético. Además, explican la naturaleza ondulatoria de la luz como parte de una onda electromagnética.51 Al contar con una teoría unificada consistente que describiera estos dos fenómenos antes separados, se pudieron realizar varios experimentos novedosos e inventos muy útiles, como el generador de corriente alterna inventado por Tesla.52 El éxito predictivo de la teoría de Maxwell y la búsqueda de una interpretación coherente con el experimento de Michelson y Morley llevó a Einstein a formular la teoría de la relatividad, que se apoyaba en algunos resultados previos de Lorentz y Poincaré. Esta unificación es fundamental para describir las relaciones que existen entre los campos eléctricos variables que se utilizan en la vida diaria —como la corriente alterna utilizada en las redes eléctricas domésticas— y los campos magnéticos que inducen. Entre otras aplicaciones técnicas, se utiliza para el cálculo de antenas de telecomunicaciones y de circuitos eléctricos o electrónicos en los que hay campos eléctricos y magnéticos variables que se generan mutuamente. Véanse también: Inducción magnética, Ley de Faraday, Onda electromagnética y Fotón.
  • 42. Circuitos Un circuito eléctrico básico. La fuente de tensión V en la izquierda provee una corriente I al circuito, entregándole energía eléctrica al resistor R. Del resistor, la corriente regresa a la fuente, completando el circuito. Artículos principales: Circuito eléctrico y Análisis de circuitos. Un circuito eléctrico es una interconexión de componentes eléctricos tales que la carga eléctrica fluye en un camino cerrado, por lo general para ejecutar alguna tarea útil. Los componentes en un circuito eléctrico pueden ser muy variados, puede tener elementos como resistores, capacitores, interruptores, transformadores y electronicos. Los circuitos electrónicos contienen componentes activos, normalmente semiconductores, exhibiendo un comportamiento no linear, necesitando análisis complejos. Los componentes eléctricos más simples son los pasivos y lineales. El comportamiento de los circuitos eléctricos que contienen solamente resistencias y fuentes electromotrices de corriente continua está gobernado por las Leyes de Kirchoff. Para estudiarlo, el circuito se descompone en mallas eléctricas, estableciendo un sistema de ecuaciones lineales cuya resolución brinda los valores de los voltajes y corrientes que circulan entre sus diferentes partes. La resolución de circuitos de corriente alterna requiere la ampliación del concepto de resistencia eléctrica, ahora ampliado por el de impedancia para incluir los comportamientos de bobinas y condensadores. La resolución de estos circuitos puede hacerse con generalizaciones de las leyes de Kirchoff, pero requiere usualmente métodos matemáticos avanzados, como el de Transformada de Laplace, para describir los comportamientos transitorios y estacionarios de los mismos.
  • 43. Propiedades eléctricas de los materiales Configuración electrónica del átomo de cobre. Sus propiedades conductoras se deben a la facilidad de circulación que tiene su electrón más exterior (4s). Origen microscópico La posibilidad de generar corrientes eléctricas en los materiales depende de la estructura e interacción de los átomos que los componen. Los átomos están constituidos por partículas cargadas positivamente (los protones), negativamente (los electrones) y neutras (los neutrones). La conducción eléctrica de los materiales sólidos, cuando existe, se debe a los electrones más exteriores, ya que tanto los electrones interiores como los protones de los núcleos atómicos no pueden desplazarse con facilidad. Los materiales conductores por excelencia son metales, como el cobre, que usualmente tienen un único electrón en la última capa electrónica. Estos electrones pueden pasar con facilidad a átomos contiguos, constituyendo los electrones libres responsables del flujo de corriente eléctrica. En otros materiales sólidos los electrones se liberan con dificultad constituyendo semiconductores, cuando la liberación puede ser producida por excitación térmica, o aisladores, cuando no se logra esta liberación. Los mecanismos microscópicos de conducción eléctrica son diferentes en los materiales superconductores y en los líquidos. En los primeros, a muy bajas temperaturas y como consecuencia de fenómenos cuánticos, los electrones no interactúan con los átomos desplazándose con total libertad (resistividad nula). En los segundos, como en los electrólitos de las baterías eléctricas, la conducción de corriente es producida por el desplazamiento de átomos o moléculas completas ionizadas de modo positivo o negativo. Los materiales superconductores se usan en imanes superconductores para la generación de elevadísimos campos magnéticos. En todos los materiales sometidos a campos eléctricos se modifican, en mayor o menor grado, las distribuciones espaciales relativas de las cargas negativas (electrones) y positivas (núcleos atómicos). Este fenómeno se denomina polarización eléctrica y es más notorio en
  • 44. los aisladores eléctricos debido a la ausencia de apantallamiento del campo eléctrico aplicado por los electrones libres. Conductividad y resistividad Conductor eléctrico de cobre. Artículos principales: Conductividad eléctrica y Resistividad. La conductividad eléctrica es la propiedad de los materiales que cuantifica la facilidad con que las cargas pueden moverse cuando un material es sometido a un campo eléctrico. La resistividad es una magnitud inversa a la conductividad, aludiendo al grado de dificultad que encuentran los electrones en sus desplazamientos, dando una idea de lo buen o mal conductor que es. Un valor alto de resistividad indica que el material es mal conductor mientras que uno bajo indicará que es un buen conductor. Generalmente la resistividad de los metales aumenta con la temperatura, mientras que la de los semiconductores disminuye ante el aumento de la temperatura. Los materiales se clasifican según su conductividad eléctrica o resistividad en conductores, dieléctricos, semiconductores y superconductores. Conductores eléctricos. Son los materiales que, puestos en contacto con un cuerpo cargado de electricidad, transmiten ésta a todos los puntos de su superficie. Los mejores conductores eléctricos son los metales y sus aleaciones. Existen otros materiales, no metálicos, que también poseen la propiedad de conducir la electricidad, como son el grafito, las soluciones salinas (por ejemplo, el agua de mar) y cualquier material en estado de plasma. Para el transporte de la energía eléctrica, así como para cualquier instalación de uso doméstico o industrial, el metal más empleado es el cobre en forma de cables de uno o varios hilos. Alternativamente se emplea el aluminio, metal que si bien tiene una conductividad eléctrica del orden del 60% de la del cobre es, sin embargo, un material mucho más ligero, lo que favorece su empleo en líneas de transmisión de energía eléctrica en las redes de alta tensión. Para aplicaciones especiales se utiliza como conductor el oro.53
  • 45. Dieléctricos. Son los materiales que no conducen la electricidad, por lo que pueden ser utilizados como aislantes. Algunos ejemplos de este tipo de materiales son vidrio, cerámica, plásticos, goma, mica, cera, papel, madera seca, porcelana, algunas grasas para uso industrial y electrónico y la baquelita. Aunque no existen materiales absolutamente aislantes o conductores, sino mejores o peores conductores, son materiales muy utilizados para evitar cortocircuitos (forrando con ellos los conductores eléctricos, para mantener alejadas del usuario determinadas partes de los sistemas eléctricos que, de tocarse accidentalmente cuando se encuentran en tensión, pueden producir una descarga) y para confeccionar aisladores (elementos utilizados en las redes de distribución eléctrica para fijar los conductores a sus soportes sin que haya contacto eléctrico). Algunos materiales, como el aire o el agua, son aislantes bajo ciertas condiciones pero no para otras. El aire, por ejemplo, es aislante a temperatura ambiente pero, bajo condiciones de frecuencia de la señal y potencia relativamente bajas, puede convertirse en conductor. La conductividad se designa por la letra griega sigma minúscula ( ) y se mide en siemens por metro, mientras que la resistividad se designa por la letra griega rho minúscula (ρ) y se mide en ohms por metro (Ω•m, a veces también en Ω•mm²/m). Producción y usos de la electricidad Generación y transmisión La energía eólica está tomando importancia en muchos países. Artículo principal: Red eléctrica. Hasta la invención de la pila voltaica en el siglo XVIII no se tenía una fuente viable de electricidad. La pila voltaica y su descendiente moderna, la batería eléctrica, almacenaba energía químicamente y la entregaba según la demanda en forma de energía eléctrica. La
  • 46. batería es una fuente común muy versátil que se usa para muchas aplicaciones, pero su almacenamiento de energía es limitado, y una vez descargado debe ser reemplazada o descargada. Para una demanda eléctrica mucho más grande la energía debe ser generada y transmitida continuamente sobre líneas de transmisión conductivas. Por lo general, la energía eléctrica es generada por generadores electromecánicos controlados por el vapor producido por combustibles fósiles, o por el calor generado por reacciones nucleares, o de otras fuentes como la energía cinética extraída del viento o el agua. La moderna turbina de vapor inventada por Charles Algernon Parsons en 1884 genera cerca del 80% de la energía eléctrica en el mundo usando una gran variedad de fuentes de calentamiento. Este generador no tiene ningún parecido al generador de disco homopolar de Faraday, aunque ambos funcionan bajo el mismo principio electromágnetico de que un conductor al cambiarle el campo mágnetico produce una diferencia de potencial en sus terminales. La invención a finales del siglo XIX del transformador implico transmitir la energía eléctrica de una forma más eficiente. La transmisión eléctrica eficiente significó en permitir generar electricidad en plantas generadoras, para entonces ser despachada a largas distancias donde fuera necesario. Debido a que la energía eléctrica no puede ser almacenada fácilmente para atender la demanda a una escala nacional, la mayoría de las veces todo lo que se produce es lo que se requiere. Esto requiere de una bolsa eléctrica quienes hacen predicciones de la carga eléctrica, y mantener una coordinación constante con las plantas generadoras. Una cierta cantidad de generación debe mantenerse en reserva para soportar cualquier anomalía en la red. La demanda de la electricidad crece con una gran rapidez si una nación se moderniza y su economía se desarrolla. Estados Unidos tuvo un aumento del 12% anual de la demanda en las tres primeras décadas del siglo XX, una tasa de crecimiento que es similar a las economías emergentes como India o China. Históricamente, la tasa de crecimiento de la demanda eléctrica ha superado a otras formas de energía. Las preocupaciones medioambientales con la generación de energía eléctrica han hecho que se enfoque en las energías renovables, en particular la energía eólica e hidráulica. Mientras el debate continúe sobre el impacto medioambiental de diferentes tipos de producción eléctrica, su forma final sera relativamente limpia. Aplicaciones de la electricidad Artículo principal: Aplicaciones de la electricidad. La electricidad tiene un sinfín de aplicaciones tanto para uso doméstico, industrial, medicinal y en el transporte. Solo para citar se puede mencionar a la electrónica, Generador eléctrico, Motor eléctrico, Transformador, Maquinas frigoríficas, aire acondicionado, electroimanes, Telecomunicaciones, Electroquímica, electrovalvulas, Iluminación y alumbrado, Producción de calor, Electrodomésticos, Robótica, Señales luminosas. También se aplica la inducción electromagnética para la construcción de motores movidos por energía eléctrica, que permiten el funcionamiento de innumerables dispositivos.
  • 47. Electricidad en la naturaleza Mundo inorgánico Descargas eléctricas atmosféricas El fenómeno eléctrico más común del mundo inorgánico son las descargas eléctricas atmosféricas denominadas rayos y relámpagos. Debido al rozamiento de las partículas de agua o hielo con el aire, se produce la creciente separación de cargas eléctricas positivas y negativas en las nubes, separación que genera campos eléctricos. Cuando el campo eléctrico resultante excede el de ruptura dieléctrica del medio, se produce una descarga entre dos partes de una nube, entre dos nubes diferentes o entre la parte inferior de una nube y tierra. Esta descarga ioniza el aire por calentamiento y excita transiciones electrónicas moleculares. La brusca dilatación del aire genera el trueno, mientras que el decaimiento de los electrones a sus niveles de equilibrio genera radiación electromagnética, luz. Son de origen similar las centellas y el fuego de San Telmo. Este último es común en los barcos durante las tormentas y es similar al efecto corona que se produce en algunos cables de alta tensión. El daño que producen los rayos a las personas y sus instalaciones puede prevenirse derivando la descarga a tierra, de modo inocuo, mediante pararrayos. Campo magnético terrestre Aurora boreal. Aunque no se puede verificar experimentalmente, la existencia del campo magnético terrestre se debe casi seguramente a la circulación de cargas en el núcleo externo líquido de la Tierra. La hipótesis de su origen en materiales con magnetización permanente, como el hierro, parece desmentida por la constatación de las inversiones periódicas de su sentido en el transcurso de las eras geológicas, donde el polo norte magnético es remplazado por el sur y viceversa. Medido en tiempos humanos, sin embargo, los polos magnéticos son estables, lo que permite su uso, mediante el antiguo invento chino de la brújula, para la orientación en el mar y en la tierra. El campo magnético terrestre desvía las partículas cargadas provenientes del Sol (viento solar). Cuando esas partículas chocan con los átomos y moléculas de oxígeno y nitrógeno
  • 48. de la magnetosfera, se produce un efecto fotoeléctrico mediante el cual parte de la energía de la colisión excita los átomos a niveles de energía tales que cuando dejan de estar excitados devuelven esa energía en forma de luz visible. Este fenómeno puede observarse a simple vista en las cercanías de de los polos, en las auroras polares. Mundo orgánico Artículo principal: Bioelectromagnetismo. El bioelectromagnetismo (a veces denominado parcialmente como bioelectricidad o biomagnetismo) es el fenómeno biológico presente en todos los seres vivos, incluidas todas las plantas y los animales, consistente en la producción de campos electromagnéticos (se manifiesten como eléctricos o magnéticos) producidos por la materia viva ( células, tejidos u organismos). Los ejemplos de este fenómeno incluyen el potencial eléctrico de las membranas celulares y las corrientes eléctricas que fluyen en nervios y músculos como consecuencia de su potencial de acción. No debe confundirse con la bioelectromagnética, que se ocupa de los efectos de una fuente externa de electromagnetismo sobre los organismos vivos. Véanse también: Bioenergética, Electrocito, Electroencefalografía, Electrofisiología, Electromiografía y Potencial de membrana. Impulso nervioso Artículo principal: Impulso nervioso. Grabado antiguo mostrando la excitación del nervio crural de una rana mediante una máquina electrostática. El fenómeno de excitación de los músculos de las patas de una rana, descubierto por Galvani, puso en evidencia la importancia de los fenómenos eléctricos en los organismos vivientes. Aunque inicialmente se pensó que se trataba de una clase especial de electricidad, se verificó gradualmente que estaban en juego las cargas eléctricas usuales de
  • 49. la física. En los organismos con sistema nervioso las neuronas son los canales por los que se trasmiten a los músculos las señales que comandan su contracción y relajación. Las neuronas también transmiten al cerebro las señales de los órganos internos, de la piel y de los transductores que son los órganos de los sentidos, señales como dolor, calor, textura, presión, imágenes, sonidos, olores y sabores. Los mecanismos de propagación de las señales por las neuronas, sin embargo, son muy diferentes del de conducción de electrones en los cables eléctricos. Consisten en la modificación de la concentración de iones de sodio y de potasio a ambos lados de una membrana celular. Se generan así diferencias de potencial, variables a lo largo del interior de la neurona, que varían en el tiempo propagándose de un extremo al otro de la misma con altas velocidades. Los pequeños hoyos en la cabeza de este lucio contiene neuromastos del sistema de la línea lateral. El pez torpedo es uno de los "fuertemente eléctricos". Véase también: Galvanismo. Uso biológico Artículo principal: Bioelectromagnetismo. Muchos peces y unos pocos mamíferos tienen la capacidad de detectar la variación de los campos eléctricos en los que están inmersos, entre los que se cuentan los teleostei, las
  • 50. rayas54 y los ornitorrincos. Esta detección es hecha por neuronas especializadas llamadas neuromastos,55 que en los gimnótidos están ubicadas en la línea lateral del pez.56 La localización por medios eléctricos (electrorrecepción) puede ser pasiva o activa. En la localización pasiva el animal sólo detecta la variación de los campos eléctricos circundantes, a los que no genera. Los "peces poco eléctricos" son capaces de generar campos eléctricos débiles a través de órganos y circuitos especiales de neuronas, cuya única función es detectar variaciones del entorno y comunicarse con otros miembros de su especie. Los voltajes generados son inferiores a 1 V y las características de los sistemas de detección y control varían grandemente de especie a especie.57 Algunos peces, como las anguilas y las rayas eléctricas son capaces de producir grandes descargas eléctricas con fines defensivos u ofensivos, son los llamados peces eléctricos. Estos peces, también llamados "peces fuertemente eléctricos", pueden generar voltajes de hasta 2.000 V y corrientes superiores a 1 A. Entre los peces eléctricos se cuentan los Apteronotidae, Gymnotidae, Electrophoridae, Hypopomidae, Rhamphichthyidae, Sternopygidae, Gymnarchidae, Mormyridae y Malapteruridae.58 Véanse también: Magnetorrecepción, Paloma mensajera y Bacteria magnética. Véase también Anexo:Países por producción de electricidad Anexo:Países por consumo de electricidad Alta tensión Baja tensión Batería Cálculo de secciones de líneas eléctricas Electrotecnia Energía eléctrica Historia de la electricidad Mediciones eléctricas Riesgo eléctrico Sistema de suministro eléctrico Tensión eléctrica Termoelectricidad Electromecánica Nikola Tesla Referencias 1. ↑ El pequeño Larousse Ilustrado. Editorial Larousse, S. A.. 2006. ISBN 970-22-1233-2. 2. ↑ a b Enciclopedia ilustrada Cumbre. México:Editorial Cumbre, S. A.. 1958. 3. ↑ Gran diccionario enciclopédico siglo xxi. Colombia:Ibalpe Internacional de Ediciones, S. A. DE C.V. 2001. ISBN 958-615-582-X. 4. ↑ a b «Glosario». Consultado el 17 de julio de 2008.
  • 51. 5. ↑ Varios autores (1984). Enciclopedia de Ciencia y Técnica Tomo 5. Electricidad. Salvat Editores, S. A.. ISBN 84-345-4490-3. 6. ↑ Life's Solution: Inevitable Humans in a Lonely Universe, Cambridge University Press, 2003, pp. 182–185, ISBN 0521827043 7. ↑ Merriam-Webster Collegiate Dictionary, 2000, CD-ROM, version 2.5. 8. ↑ Schiffer, Michael Brian (2003). Bringing the Lightning Down: Benjamin Franklin and Electrical Technology in the Age of Enlightenment. Univ. of California Press. ISBN 0-520- 24829-5.,p.18-19 9. ↑ Cavendish, Henry (1771). «An Attempt to Explain Some of the Principal Phaenomena of Electricity, by means of an Elastic Fluid». Philosophical Transactions 61: pp. 564–677. doi:10.1098/rstl.1771.0056. 10. ↑ Cavendish, Henry (1776). «An Account of Some Attempts to Imitate the Effects of the Torpedo by Electricity». Philosophical Transactions 66: pp. 195–225. doi:10.1098/rstl.1776.0013. 11. ↑ «Dufay» (en inglés). Consultado el 20-09-12. 12. ↑ «Biografía de Musschenbroek». Consultado el 20-09-12. 13. ↑ «Watson, William» (en inglés). Wolfram Research. Consultado el 20-09-2012. 14. ↑ Biografía de Luigi Galvani Epónimos médicos. Historia de la medicina. [14-5-2008] 15. ↑ Giuliano Pancaldi, "Volta: Science and culture in the age of enlightenment", Princeton University Press, 2003. 16. ↑ Coulomb (1785a) "Premier mémoire sur l’électricité et le magnétisme," Histoire de l’Académie Royale des Sciences, pages 569-577. 17. ↑ Benjamin Franklin (1706–1790). Science World, from Eric Weisstein's World of Scientific Biography. 18. ↑ «Andre-Marie Ampere». IEEE Global History Network. IEEE. Consultado el 21 de julio de 2011. 19. ↑ «Michael Faraday Biography» (en inglés). Consultado el 20-09-2012. 20. ↑ Biografía de Georg Simon Ohm Asifunciona.com [15-5-2008] 21. ↑ La web de Física. «Ecuaciones de Maxwell». Consultado el 11 de mayo de 2008. 22. ↑ «Samuel Morse» (en inglés). Consultado el 20-09-2012. 23. ↑ Ford, Henry; Crowther, Samuel (1922). My Life and Work: An Autobiography of Henry Ford. 24. ↑ Biografía de Zenobe Gramme (en inglés), Chem.ch [17-5-2008] 25. ↑ «George Westinghouse». IEEE Global History Network. IEEE. Consultado el 22 de julio de 2011. 26. ↑ «Werner von Siemens» (en inglés). Biografía en el sitio de la empresa Siemens. Consultado el 18 de enero de 2011. 27. ↑ «Bell's Telephone» (en inglés). Consultado el 20-09-2012. 28. ↑ Cheney M (2001). Tesla : Man Out of Time. New York, NY: Touchstone. ISBN 0-7432- 1536-2. 29. ↑ «Thomas Edison» (11 de febrero de 2011). Sitio Oficial de Thomas Alva Edison. 30. ↑ Trefil, James (2003), The Nature of Science: An A–Z Guide to the Laws and Principles Governing Our Universe, Houghton Mifflin Books, p. 74, ISBN 0-618-31938-7 31. ↑ a b Duffin, W.J. (1980), Electricity and Magnetism, 3rd edition, McGraw-Hill, pp. 2–5, ISBN 0-07-084111-X 32. ↑ Dhogal (1986). Basic Electrical Engineering, Volume 1. Tata McGraw-Hill. p. 41. ISBN 978- 0-07-451586-0.
  • 52. 33. ↑ a b Sears, et al., Francis (1982), University Physics, Sixth Edition, Addison Wesley, p. 457, ISBN 0-201-07199-1 34. ↑ Jackson, J.D.. Classical Electrodynamics. John Wiley & Sons, Inc. 2ª edición. 1975. ISBN 978-0-471-43132-9: 35. ↑ Coulomb, C.A.. Construction et usage d'une balance electrique sur la propriete qu’ont les fils de metal, d’avoir une force de réaction de torsion proportionnelle a l'angle de torsion. Mem. de l’acad. Sci. pags. 569 y 579. 1785. 36. ↑ "The repulsive force between two small spheres charged with the same type of electricity is inversely proportional to the square of the distance between the centres of the two spheres." Charles-Augustin de Coulomb, Histoire de l'Academie Royal des Sciences, Paris 1785. 37. ↑ Duffin, W.J. (1980), Electricity and Magnetism, 3rd edition, McGraw-Hill, p. 35, ISBN 0- 07-084111-X 38. ↑ National Research Council (1998), Physics Through the 1990s, National Academies Press, pp. 215–216, ISBN 0-309-03576-7 39. ↑ a b Umashankar, Korada (1989), Introduction to Engineering Electromagnetic Fields, World Scientific, pp. 77–79, ISBN 9971-5-0921-0 40. ↑ a b Hawking, Stephen (1988), A Brief History of Time, Bantam Press, p. 77, ISBN 0-553- 17521-1 41. ↑ Shectman, Jonathan (2003), Groundbreaking Scientific Experiments, Inventions, and Discoveries of the 18th Century, Greenwood Press, pp. 87–91, ISBN 0-313-32015-2 42. ↑ Sewell, Tyson (1902), The Elements of Electrical Engineering, Lockwood, p. 18. The Q originally stood for 'quantity of electricity', the term 'electricity' now more commonly expressed as 'charge'. 43. ↑ Close, Frank (2007), The New Cosmic Onion: Quarks and the Nature of the Universe, CRC Press, p. 51, ISBN 1-58488-798-2 44. ↑ [|Hecht, Eugene] (2001) (en Español). Fundamentos de Física (Segunda edición). Thomson Learning. ISBN 970-686-052-5. Consultado el 22-09-12. 45. ↑ a b [|Saslow, Wayne] (2002) (en Inglés). Electricity, Magnetism, and Light (Primera edición). Thomson Learning. ISBN 0-12619455-6. Consultado el 24-Sep-2012. 46. ↑ Ward, Robert (1960), Introduction to Electrical Engineering, Prentice-Hall, p. 18 47. ↑ Solymar, L. (1984), Lectures on electromagnetic theory, Oxford University Press, p. 140, ISBN 0-19-856169-5 48. ↑ a b Duffin, W.J. (1980), Electricity and Magnetism, 3rd edition, McGraw-Hill, pp. 23–24, ISBN 0-07-084111-X 49. ↑ a b Sears, et al., Francis (1982), University Physics, Sixth Edition, Addison Wesley, pp. 469–470, ISBN 0-201-07199-1 50. ↑ a b Sears, et al., Francis (1982), University Physics, Sixth Edition, Addison Wesley, pp. 494–498, ISBN 0-201-07199-1 51. ↑ Clerk Maxwell, James (1873). «A Treatise on Electricity and Magnetism» (en inglés). Consultado el 20 de noviembre de 2007. 52. ↑ Tesla, Nikola (1856–1943). «Obras de Nikola Tesla en Wikisource» (en inglés). Consultado el 20 de noviembre de 2007. 53. ↑ Giordano, José Luis (2006). «El conductor eléctrico, Profísica, Chile.». Consultado el 13 de mayo de 2008. 54. ↑ Kalmijn, A.J. (1966). Electro-perception in sharks and rays. Nature. pp. vol. 212 1232- 1233.
  • 53. 55. ↑ K. E. Machin y H. W. Lismann (1960). The mode of operation of the electric receptors in Gymnarchus niloticus. Journal of Experimental Biology. pp. vol. 37, pp. 801-811. 56. ↑ Losier, Matsubara, B.J, J.A. (1990). Light and Electron Microscopical Studies on the Spherical Neurons in the Electrosensory Lateral Line Lobe of the Gymnotiform Fish. Sternopygus. J. Comp. Neurol.. pp. vol.298 237-249. 57. ↑ Véase, por ejemplo, http://www.scholarpedia.org/article/Electrolocation. 58. ↑ P. Moller (1995). Electric Fishes: History and Behavior. Chapman & Hall, EE. UU. Bibliografía Jackson, J.D. (1975). Classical Electrodynamics. John Wiley & Sons, Inc. 2ª edición.. ISBN 978-0-471-43132-9. Feynman, R. y Leighton, R.B. (1987). Física Vol. II: Electromagnetismo y materia. Addison- Wesley Iberoamericana, cop.. ISBN 0-201-06622-X. Gérardin, Lucien (1968). Bionics. World University Library. ISBN. Sears, Francis W., Zemansky, Mark W., Young, Hugh D. (2004). Física Universitaria vol. 2 (Electricidad y Magnetismo). Editorial Pearson Educación; Madrid (España). ISBN 970-26- 0512-1. http://es.wikipedia.org/wiki/Electricidad Bicicleta Saltar a: navegación, búsqueda Para otros usos de este término, véase Bicicleta (desambiguación). Bicicleta diseñada para el transporte urbano.