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La energía eléctrica, eso coloquialmente conocido como 'la luz' es algo esencial en nuestra vida. Tenemos una alta dependencia de un tipo de energía que lleva con nosotros poco más de un siglo. Alta dependencia de algo que nos resulta invisible y que se nos manifiesta cuando por motivo de una avería no podemos disponer de ella. También, desafortunadamente, recordamos su existencia en el momento en que nos llega su 'dolorosa' y tenemos que meter la mano en el bolsillo.

Al usar 'la luz' podemos pensar que se ha producido por esa central que tenemos cercana y no podemos pensar que se ha creado en una central que puede encontrarse a cientos o miles de kilómetros, incluso en otro país.

(NOTA.- Pulsa sobre cualquier imagen para verla a mayor tamaño y con su pie de foto correspondiente.)

Fabrica de luz (como coloquialmente se la llamaba) en Las Palmas de Gran Canaria, la CICER por el nombre de la empresa que la instaló, Compañía Insular Colonial Electricidad y Riesgos. Se inauguró en 1928 y su finalidad era competir con la otra 'fábrica de la luz' de la Sociedad de Electricidad de Las Palmas. Actualmente no se encuentra en operación. En 1932, ambas empresas se fusionaron para constituir la Unión Eléctrica de Canarias (UNELCO). Conocí esta instalación cuando trabajaba para esta última empresa (UNELCO). — La CICER

Durante los primeros albores de esta industria así era. Las centrales que producían energía eléctrica, y a las que entonces se les llamaba 'fábricas de luz' tenían que estar 'pegadas' al punto de consumo (y al mismo tiempo muy cercanas al producto a utilizar: una corriente de agua, una mina de carbón, ...), y así fue hasta principios del siglo XX.

Esto era debido a que la electricidad se descubrió como corriente continua (CC), y como tal se utilizaba en las primeras aplicaciones.

Pero enviar dicha energía eléctrica a distancia del punto en que se generaba era económicamente inviable (grandes pérdidas por calor). La electricidad se producía a muy baja tensión, y no se conocía medio de elevar esa tensión, y para que sea económicamente viable enviar una determinada cantidad de energía a gran distancia esto debe hacerse a elevada tensión (cuanto mayor es la tensión, menores son las pérdidadas por calor).

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Pero durante el siglo XIX, por Nikola Tesla, se produce el desarrollo de la corriente alterna (CA), que si permite fácilmente modificar su tensión y por tanto, ser enviada a grandes distancias, y se realizan múltiples trabajos con ella.

A finales del siglo XIX se desencadena la denominada 'Guerra de las corrientes' entre Tomas A. Edison (inventor, científico y empresario estadounidense), defensor de la CC y Nikola Tesla (inventor, ingeniero eléctrico y mecánico serbio), defensor de la CA. Esta 'guerra' que fue una guerra sucia (había mucho dinero por medio) en la que no faltaron prensa sensacionalista y espectáculos circenses, fue finalmente ganada por Tesla y su CA. Así finalmente se impulso la 'Corriente Alterna' que es como consumimos la electricidad actualmente, aunque finalmente Nikola Tesla murió pobre y considerado por muchos como un científico loco.

La tensión de la CA era fácilmente modificable mediante los desarrollados transformadores de tensión, lo cual permitía elevar dicha tensión para realizar de forma económica su envío a grandes distancias. Alcanzado el punto de consumo final, se realizaba el proceso inverso disminuyendo la tensión a valores útiles para su uso (normalmente 220 voltios)

De esta forma, las 'fabricas de luz' fueron creciendo en tamaño y alejándose de las ciudades que eran sus principales consumidores (inicialmente como alumbrado público). Lo que era una 'fábrica de luz' y dos cables para enviar esa energía eléctrica producida a su cercano consumidor, se convirtió en una multitud de cables para servir a múltiples consumidores, una pequeña 'tela de araña'.

Estos antiguos interruptores de cerámica estaban en todos los hogares. Yo creo que era el único modelo que existía en el mercado. — ¡Los recuerdan!

Después esas pequeñas 'telas de araña', de un productor y múltiples consumidores, se fueron uniendo creando 'telas de araña' mayores, llegando al tamaño de cubrir todo un país (red nacional). Y por último, estas redes nacionales o grandes 'telas de araña' se unieron a la de los países limítrofes, creando unas grandes 'telas de araña' o redes internacionales.

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La situación actual es como sigue:

Las centrales eléctricas generan electricidad a partir de otro tipo de energía (hidráulica, térmica, solar, atómica, etc.), a una tensión que es normalmente de aproximadamente (depende del tipo de central) de 2.400 voltios a 24.000 voltios. Mediante transformadores de tensión se eleva al valor de transporte, que es de 230.000 a 400.000 (o superior) voltios. A este valor se transporta por la 'tela de araña' a grandes distancias de forma económica.
Alcanzado el punto de consumo volvemos a, mediante transformadores, variar su tensión hasta disminuirla a los 220 voltios que usamos en casa. Así que, actualmente, podemos encender una lámpara en casa con electricidad que ha sido producida a miles de kilómetros de distancia.
También un consumidor puede, al mismo tiempo ser generador. Es el caso de los que tienen instaladas placas solares. Consumirá la energía eléctrica producida por dichas placas, pero si su consumo es menor que el producido revertira este excedente a la 'tela de araña' y la empresa que le suministra deberá abonarle por dicha energía.

Por supuesto, en esta gran 'tela de araña' existirán los ineludibles contadores, necesarios para 'echar cuentas' y es que claro, el que genera querrá cobrar y el que consume tendrá que pagar. ¡Ley de vida!

También se han mejorado múltiples elementos (interruptores automáticos, seccionadores, ...) y además cualquier punto de consumo (vivienda) está unido por diferentes ramas a la 'tela de araña' de forma que, si se interrumpe una rama, la alimentación se le hará llegar por otra.

Este tema lo tengo más desarrollado a continuación, donde aparte de una breve historia sobre el descubrimiento y uso de la electricidad, trato sobre las distintas formas de generar esta forma de energía, sobre como podemos 'guardar' la que nos sobra, etc. todo ilustrado con múltiples imágenes y vídeos explicativos. Por tanto, si estás interesado sigue leyendo.

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Breve historia de la energía eléctrica.-

Ya en los textos del Antiguo Egipto, que datan del 2750 a.C, se hace referencia a la electricidad al referirse a 'Los Tronadores del Nilo', unos peces que podían generar choques eléctricos de más de 300 voltios, las cuales hacían temblar a la gente al contacto.

Hasta 1820 la electricidad y el magnetismo siempre se estudiaron como dos cosas totalmente individuales, fue un hecho casual, como en otros muchos descubrimientos, el que permitió relacionarlos. Fue el fisicoquímico danés, Hans Christian Ørsted, quien observó que la aguja de una brújula experimentaba el efecto de la corriente que pasaba por un conducto próximo a ella, al variar su orientación. Esto, que dio origen a un nuevo campo, el electromagnetismo, y que es la base del funcionamiento de todos los motores eléctricos y generadores eléctricos

Después que Orested comprobó que la corriente eléctrica genera un campo magnético, los investigadores se dedicaron a buscar el efecto opuesto: producir corriente eléctrica mediante campos magnético. Este efecto fue descubierto por Faraday, en 1830.

Lo que Ørsted observó es que una corriente eléctrica produce un campo magnético. Con este hecho como base, con posterioridad, el científico británico Michael Faraday pensó que, si una corriente eléctrica era capaz de generar un campo magnético, entonces un campo magnético debía también producir una corriente eléctrica.

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Así, en el año 1831 Faraday llevó a cabo una serie de experimentos que le permitieron descubrir el fenómeno de inducción electromagnética. Descubrió que, moviendo un imán a través de un circuito cerrado de alambre conductor, se generaba una corriente eléctrica en dicho alambre, llamada corriente inducida. Además, esta corriente también aparecía al mover el alambre sobre el mismo imán quieto.

Si en vez de un alambre usamos una bobina (múltiples espiras de conductor), conectamos sus extremos a un medidor de corriente y movemos un imán sobre dicha bobina o bien, movemos esta sobre el imán, podremos observar este fenómeno amplificado.

Podemos realizar el siguiente experimento:

Preparamos un circuito formado por una simple espira y un medidor de corriente (podemos, en lugar de una espira, usar una bobina formada por múltiples espiras para observar el efecto con mayor intensidad.). Al acercar el imán a la espira se produce una corriente eléctrica en el circuito, la que es registrada en el galvanómetro. La corriente que se produce se denomina corriente inducida y cesa al detenerse el imán.
Cuando se aleja el imán de la espira, reaparece la corriente, pero esta vez en sentido contrario.
Si se repiten los pasos anteriores variando la velocidad con que se mueve el imán, se comprueba que cuanto más rápido se desplaza, más intensa es la corriente.

Se puede establecer que el movimiento de un imán en las proximidades de un conductor fijo produce una corriente eléctrica inducida, sin necesidad de pilas, baterías, etcétera, ni siquiera del contacto directo. Cuanto mas rápido se mueve el imán, mayor es la intensidad de la corriente.

Si se deja el imán en reposo y se mueve el circuíto eléctrico, se obtienen resultados similares.

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En la parte superior podemos ver algunos de los contribuidores, de los múltiples, que contribuyeron al desarrollo de la energía eléctrica. Debajo vemos el fenómeno de la inducción electromagnética. Unimos los extremos de una bobina a un medidor de corriente y movemos un imán sobre ella. El medidor detectará que se produce una corriente eléctrica. Lo mismo ocurrirá si en vez de mover el imán sobre la bobina, dejamos el imán quieto y movemos la bobina sobre él. — La inducción electromagnética

Este fenómeno de la inducción electromagnética ha permitido desarrollar numerosas aplicaciones prácticas, como:

El transformador que permite variar el valor de la tensión o intensidad de una corriente elèctrica.
La dinamo para producir corriente continua (CC)
El alternador para producir corriente alterna (CA)

En el siguiente vídeo se muestra este experimento sobre la inducción electromagnética para crear una corriente eléctrica en una bobina sobre la que se mueve un imán, o bien, cuando la bobina se mueve sobre el imán.

CC o CA. La guerra de las corrientes entre Nikola Tesla y Thomas Edison.-

Como ya he comentado, la electricidad, que se descubrió como corriente continua (CC), y así se utilizaba en las primeras aplicaciones, generalmente una pequeña fábrica y una planta de generación muy cercana a ella, cuando no en el mismo edificio. Pero según se fue popularizando su uso, se vio la necesidad de construir plantas de generación eléctrica de mayor capacidad y más alejadas de los núcleos poblacionales o de consumo (uno de los primeros usos a gran escala fue el del alumbrado público).

Pero había un gran inconveniente. No era posible modificar la tensión de la CC, pero ya se sabía (ley de Joule) que cuanto mayor fuese la tensión de la corriente eléctrica, menor era el diámetro del cable necesario para su transporte, y también que si la tensión era elevada las perdidas por calor eran pequeñas. ¿Cómo era entonces posible su transporte a grandes distancias en una forma económicamente viable?

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La respuesta llegó con el comienzo del uso de la corriente alterna (CA), cuyos trabajos de desarrollo tuvieron lugar durante la segunda mitad del siglo XIX. Dicha CA sí permitía modificar su tensión y el desarrollo de los transformadores de tensión hacía que dicha modificación de tensión fuese fácil y económicamente admisible. Pero esto que suponía un gran avance, como todo gran avance tuvo su oposición.

Esta oposición desencadenó la denominada 'Guerra de las corrientes', batalla comercial entre las empresas Compañía Edison (CC) y Westinghouse Electric (CA), que se inició por la introducción de los sistemas de transmisión de energía eléctrica en los Estados Unidos a principios de la década de 1880.

Westinghouse Electric contaba con la gran ventaja de los descubrimientos y las patentes del ingeniero serbio Nikola Tesla. Edison se alarmó por la aparición de la tecnología de Tesla, que amenazaba sus intereses en un campo que él mismo había creado. Ambos acabaron enfrentándose en una batalla de relaciones públicas, que los periódicos denominaron 'La guerra de las corrientes', para determinar qué sistema se convertiría en la tecnología dominante. Nikola Tesla se expuso a una CA que atravesó su cuerpo sin causarle ningún daño. Ante esta prueba, Edison nada pudo hacer y su prestigio quedó momentáneamente erosionado.

Más tarde, la compañía Niagara Falls Power Company encargó a Westinghouse el desarrollo de su sistema de transmisión. Fue el final de la 'Guerra de las corrientes' y el comienzo del uso generalizado de la corriente alterna para la distribución de electricidad. Tesla finalmente terminó cediendo las patentes a Westinghouse para que continuara con sus proyectos de energía alterna, la misma que se utiliza hoy en día.

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El siguiente vídeo describe este hecho, de fin puramente comercial, conocido como 'Guerra de las Corrientes' o 'Batalla de las Corrientes'.

Primeras aplicaciones. El alumbrado público. Y la noche se tornó en día.-

Desde tiempos inmemoriales la humanidad ha tratado de quitarle a la oscuridad de la noche parte de su negruzca manifestación. Primero solo conocian el fuego y usaban antonchas en su lucha contra la lobreguez. Después se usaron lámparas de aceite, candiles, velas, ...

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Posteriormente, se usaron las farolas de gas, que eran alimentadas por una red de conducción. El inconveniente es que era necesario un operario que las encendiera al caer la tarde, y otro que las apagara al amanecer. Posteriormente, se las dotó con un mecanismo de relojería que las encendía y apagaba automáticamente, mecanismo que era necesario ajustar cada cierto tiempo.

Finalmente, la iluminación eléctrica se impuso por su mayor limpieza y su mayor potencia de iluminación

Como se ha indicado, la CA ganó la batalla a la CC, al poder ser enviada a grandes distancias de forma económica. De tal forma que 'Las Fábricas de Luz' o centrales de producción de energía eléctrica podían cada vez apartarse más y más de los centros de consumo (las grandes urbes) que la usaron para instalar farolas eléctricas. Además, en las zonas industriales los nuevos motores eléctricos agregaron potencia y, sobre todo, flexibilidad a la producción. Así mismo, apareció una nueva forma de calentar los hogares; la calefacción eléctrica.

La sencillez de la lámpara de Yáblochkov tenía una gran ventaja: su utilidad era comprensible por los hombres de negocios que no entendían nada de técnica. — Lámpara Yáblochkov

Las primeras farolas eléctricas utilizadas a nivel mundial eran de arco voltaico y fueron desarrolladas por el ruso Pavel Yablochkov en el año 1875. Dichas lámparas funcionaban mediante electrodos de carbón que empleaban corriente alterna, garantizando que los electrodos ardiera de manera regular.

Este tipo de iluminación, no obstante, tenía dos puntos negativos bastante importantes: el primero, que la luz era muy incómoda para la vista porque su foco era intenso y desprendía calor; y el segundo, que requería de grandes labores de mantenimiento porque se trataba de lámparas que se desgastaban muy rápidamente debido al carbón, material que se fue sustituyendo por otros más duraderos.

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Cuando finalmente la lámpara de incandescencia alcanzó tal desarrollo que permitió su comercialización, gracias a los trabajos de Tomas A. Edison y otros, el alumbrado incandescente sustituyó a las farolas de arco, al ser este tipo de iluminación más barato y de mayor luminosidad.

Actualmente, el uso de lámparas basadas en la tecnología LED se está incrementando de una forma notable debido a que tienen una vida útil más prolongada que cualquier otro tipo de lámpara, una menor fragilidad y un mayor aprovechamiento de la energía. La tendencia actual es que sustituyan a las bombillas incandescentes como uso predominante en el entorno doméstico.

Con relación al alumbrado público, en este momento la mayoría de las ciudades tienen instaladas luminarias con lámparas de vapor de sodio. Sin embargo, este tipo de luminarias es de eficacia media, por lo que se encuentra en desuso y lo usual en los nuevos proyectos de alumbrado público es utilizar luminarias LED

Distintos tipos de centrales de generación de energia eléctrica.-

Una central eléctrica, antiguamente 'fábrica de luz', es una instalación industrial para la generación de energía eléctrica a partir de otro tipo de energía. Pueden generar mediante generadores, máquinas giratorias para producir energía eléctrica a partir de energía mecánica, como es el caso de las conocidas centrales hidroeléctricas en que se aprovecha la diferencia de altitud de una corriente, las mareomotrices en que se aprovecha el movimiento de las mareas, las centrales térmicas (de combustibles fósiles o nucleares) o las que utilizan energías renovables como las eólicas.

También recientemente, se obtiene energía eléctrica a partir de la energía lumínica del Sol, mediante las células fotovoltaicas.

Una central, como se ha dicho, puede encontrarse a gran distancia del punto de consumo, pues lo que generan se vierte a una red o 'gran tela de araña', resultando la curiosa circumstancia de que consumidores cercanos pueden estar usando la energia generada por otra central a varios cientos de kilómetros.

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Almacenamiento de la energía eléctrica.-

Sabemos que la energía eléctrica, como CA puede ser fácilmente generada, transportada y transformada. Sin embargo, hasta ahora no se ha logrado almacenarla de forma práctica, fácil y barata. Esto implica que la energía eléctrica debería generarse en todo momento de acuerdo con la demanda, pero normalmente, por la noche y en días festivos, el consumo de energía eléctrica disminuye

Por otra parte, hay ciertos tipos de centrales cuya regulación, es decir, disminuir lo que generan hasta llegar a la parada, es un proceso muy lento y, deben seguir produciendo aunque no se consuma. Entonces, ¿qué hacer con este excedente de energía eléctrica? ¿Cómo almacenarlo?

La energía eléctrica no puede almacenarse como tal y es necesario transformarla en otros tipos, como la energía mecánica o la química, y de todos los métodos de almacenamiento existentes, la central de bombeo o reversible es el sistema de almacenamiento a gran escala más eficiente en funcionamiento.

La misión principal de una central de bombeo consiste en almacenar el agua en los momentos de menor demanda y aprovecharla para generar energía en las horas de mayor consumo. Este tipo de central eléctrica cuenta con dos embalses a distinta altura que permiten almacenar el agua en los momentos de menor demanda y aprovecharla para generar energía en las horas de mayor consumo. — Central reversible de pie de presa

Pensemos en una presa o central hidroeléctrica. En ella aprovechamos la energía cedida por el agua que se encuentra a una altura superior al pasar a una altura inferior. Si el excedente de electricidad que se produce durante la noche o en festivos lo usamos para bombear de nuevo ese agua al nivel superior, quedará en disposición de volver a generar energía eléctrica cuando sea necesaria.

Aunque lo habitual es que estas centrales bombeen el agua entre dos embalses a distinta altura, existe un caso particular llamado centrales de bombeo puro, donde el embalse superior se sustituye por un gran depósito cuya única aportación de agua es la que se bombea del embalse inferior

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