Transmisión de energía eléctrica
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Autor: Hernán Ferrari Responsable
disciplinar: Silvia Blaustein Área
disciplinar: Física Temática:
Transmisión de energía eléctrica, pérdidas de energía,
transformadores. Nivel: Secundario, ciclo
orientado Secuencia didáctica elaborada por Educ.ar
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Introducción a la actividad
El sistema utilizado hoy en día para la generación y distribución de energía fue ideado fundamentalmente por Nikola Tesla, y la distribución de la corriente alterna fue comercializada por George Westinghouse. Otros que contribuyeron al desarrollo y mejoramiento de este sistema fueron Lucien Gaulard, John Gibbs y Oliver Shallenger entre los años 1881 y 1889. La corriente alterna superó las limitaciones que aparecían al emplear la corriente continua (CC), que constituye un sistema ineficiente para la distribución de energía a gran escala debido a problemas en la transmisión de potencia.
La razón del amplio uso de la corriente alterna, que minimiza los problemas de transmisión de potencia, viene determinada por su facilidad de transformación, cualidad de la que carece la corriente continua. La energía eléctrica transmitida viene dada por el producto de la tensión, la intensidad y el tiempo. Dado que las pérdidas de energía de los conductores de las líneas de transporte de energía eléctrica dependen de la intensidad, se puede, mediante un transformador, modificar el voltaje hasta altos valores (alta tensión), disminuyendo en igual proporción la intensidad de corriente. Esto permite que los conductores sean de menor sección y, por lo tanto, de menor costo; además, minimiza las pérdidas por efecto Joule, que dependen del cuadrado de la intensidad. Una vez en el punto de consumo o en sus cercanías, el voltaje puede ser reducido de nuevo para permitir su uso industrial o doméstico de forma cómoda y segura. Las frecuencias empleadas en las redes de distribución son de 50 y 60 Hz; este valor y el del voltaje final dependen del proceso de generación en cada país.
Objetivo de la actividad
Estudiar los beneficios de la corriente alterna respecto de la corriente continua para la transmisión de la energía eléctrica. Conocer las aplicaciones de este tipo de energía en la vida diaria.
Objetivos pedagógicos
Actividad 1
Observar el siguiente video. Luego, responder el cuestionario.Cuestionario:
a) ¿Con quién se asoció Tesla para poder imponer, en su disputa con Edison, la corriente alterna a la continua? ¿Qué patente compró este socio?
b) ¿Quién apoyó con desarrollos matemáticos ambas opciones?
c) ¿Cuál es la ventaja de la corriente alterna respecto de la continua?
d) ¿A qué es igual la energía por unidad de tiempo o potencia en un circuito eléctrico?
e) ¿Qué es más beneficioso para la transmisión de energía eléctrica: utilizar altas corrientes o altos voltajes? ¿Cómo se relaciona esto de los cables de transmisión?
f) Averiguar a qué voltaje se transmite energía eléctrica en nuestro país. ¿Qué voltaje es el que se utiliza luego en los hogares? ¿Qué conversiones se realizan hasta llegar a este voltaje? ¿Qué dispositivos eléctricos se utilizan con este fin?
g) ¿Qué fenómeno produce una corriente alterna circulando por una espira? ¿Para qué se utiliza un núcleo de hierro? ¿Qué sucede en un segundo bobinado alrededor de un anillo de hierro al variar la corriente en el primer bobinado? ¿De qué depende el voltaje inducido en el bobinado secundario? ¿Qué ley de la física explica este comportamiento?
h) Investiar que tipo de voltaje utilizan la mayoría de los dispositivos electrónicos hogareños. ¿Cómo se consigue este voltaje si se conecta el dispositivo a un enchufe de 220 V de corriente alterna?
Realizar un informe con el programa Write que incluya las distintas respuestas de la actividad y las conclusiones a las que hayan llegado.
Actividad 2
Observar la última parte del video sobre corriente alterna. Luego, responder el cuestionario.
Cuestionario:
a) ¿Qué aplicaciones con tubos de vacío recubiertos con fósforo había imaginado Tesla?
b) ¿Qué distinciones le fueron otorgadas al final de su carrera científica?
c) ¿Cómo terminó sus días Nikola Tesla?
d) Buscar por lo menos 20 dispositivos o aparatos eléctricos que funcionen gracias a la energía producida por una central eléctrica. ¿Cuáles son los componentes más importantes en su funcionamiento y qué tarea realizan?
Realizar un informe con el programa Write que incluya las distintas respuestas de la actividad y las conclusiones a las que hayan arribado.