Energía eléctrica

La energía eléctrica o electricidad es la energía producida por el movimiento de unas partículas subatómicas denominadas electrones a través de un elemento conductor.

¿Qué es la energía eléctrica?

La energía eléctrica o la electricidad es primeramente un fenómeno natural que surge por la existencia en la materia de cargas eléctricas positivas y negativas que interactúan entre ellas. 

La electricidad puede transformarse en muchas otras formas de energía, como por ejemplo: energía lumínica (luz), energía mecánica y energía térmica.

Para entender cómo funciona la energía eléctrica, vamos a repasar brevemente cómo es la estructura interna de la materia.

Gracias a los avances de la ciencia, ahora sabemos que la materia se compone de conjuntos de átomos que, a su vez, están formados principalmente por las denominadas partículas subatómicas: los protones, los neutrones y los electrones. 

La electricidad surge en este nivel subatómico por la presencia de protones y electrones cargados eléctricamente. En ambos casos la cantidad de carga es la misma, con la diferencia de que la carga de los protones es positiva y la de los electrones negativa. Esto produce un campo electromagnético que sigue una ley muy sencilla: las cargas de diferente tipo se atraen (positivo-negativo) y las del mismo signo (positivo-positivo, negativo-negativo) se repelen.

Por tanto, la carga eléctrica es una propiedad general de la materia y se mide en una unidad llamada Culombio o Coulomb (C). 

Algunos ejemplos de la energía eléctrica en la naturaleza son las tormentas eléctricas, que se producen por la diferencia de carga eléctrica entre las nubes o entre el suelo y la atmósfera, o el sistema nervioso de los seres vivos, en el que los impulsos nerviosos actúan mediante impulsos eléctricos. 

Cuando dos puntos tienen una diferencia de potencial (carga eléctrica) y se conectan a través de un conductor eléctrico, se genera lo que conocemos como corriente eléctrica. 

Propiedades de la electricidad

La electricidad, como conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y transmisión de cargas eléctricas en la materia, cuenta con cinco  propiedades diferentes:

• Carga eléctrica. Como hemos visto, una propiedad de las partículas subatómicas (protones y electrones). La carga puede ser positiva o negativa.

• Corriente eléctrica. El nivel de flujo de electrones por un conductor, que se mide en Amperios (A).

• Campo eléctrico. Las cargas eléctricas producen campos electromagnéticos, tanto en reposo como en movimiento. Estos no se pueden medir directamente, pero sí es posible observar su efecto sobre una carga cercana. Para ello se emplean las unidades de Newton por Culombio (N/C) o Voltio por metro (V/m). 

• Potencial eléctrico. Es el trabajo que realiza un campo eléctrico para mover una carga eléctrica de un punto a otro. Se mide en Voltios (V).

• Magnetismo. Las cargas eléctricas crean campos magnéticos que pueden a su vez generar corrientes de electricidad. En el sistema internacional existen tres unidades relacionadas con el magnetismo: Tesla (T), la unidad de campo magnético; Weber (Wb), unidad de flujo magnético; y Amperio (A), la unidad de corriente eléctrica y por tanto relacionada con los campos magnéticos.

¿Cómo se genera la electricidad?

Una característica importante de la energía eléctrica es que, aunque es un fenómeno de la materia, no se puede almacenar directamente de la naturaleza, por lo que hay que generarla. Debido a esto, se considera a la electricidad una energía secundaria, esto es, tiene que producirse a partir de fuentes de energía primaria.

Así, la electricidad puede crearse a través de la transformación de dos tipos diferentes de fuentes de energía primaria, según su origen y propiedades: fuentes de energía renovables y no renovables.

Fuentes de energía renovables

Este tipo de fuentes de energía son mucho más limpias y respetuosas con el medioambiente, ya que son en principio inagotables y no producen emisiones contaminantes.

El uso de las energías renovables crece año a año y ya suponen más del 26% del total de energías empleadas en el suministro eléctrico global, según las estadísticas de la Agencia Internacional de la Energía (AIE).

Además de la propia energía eléctrica renovable, en este apartado tenemos estas otras opciones:

• Energía hidraúlica. Es una de las energías más antiguas y utilizadas en el mundo. Genera energía eléctrica gracias al movimiento del agua en ríos y saltos de embalses. 

• Energía solar fotovoltaica. Basada en la transformación de la radiación del sol (la energía solar) en energía eléctrica mediante células o paneles fotovoltaicos y un inversor.

• Energía eólica. Aprovecha la fuerza del viento mediante aerogeneradores o turbinas eólicas que se encargan de transformar el viento en energía eléctrica.

• Energía mareomotriz. En las plantas mareomotrices se utiliza la energía producida por las mareas del mar (el ascenso y descenso del agua) para producir energía eléctrica.

Fuentes de energía no renovables

Las fuentes de energía no renovables son aquellas que se encuentran en la naturaleza en cantidad limitada, que no se regeneran o lo hacen de forma muy lenta. 

Dentro de las energías no renovables existen dos tipos de combustibles:

• Combustibles fósiles. La energía se genera a partir de la quema de combustibles fósiles no renovables, como el carbón, el gas natural y en menor medida el petróleo o fuel.

• Energía nuclear. Es la energía proveniente de reacciones nucleares o de la desintegración de los núcleos de algunos átomos, habitualmente el uranio o el plutonio. 

Un problema importante derivado del uso de este tipo de fuentes de energía para producir electricidad es que su combustión provoca gases contaminantes que se emiten a la atmósfera. 

¿Cuáles son las principales aplicaciones de la electricidad?

La energía eléctrica es una parte clave de nuestra vida cotidiana y de los procesos económicos e industriales modernos. La electricidad nos ayuda a tener luz en nuestras casas y nos proporciona calor o frío para climatizar las viviendas. Además, ha sido uno de los motores fundamentales de la denominada Segunda Revolución Industrial. 

Hoy en día el reto es producir electricidad de manera sostenible y que al mismo tiempo cubra todas las necesidades energéticas de nuestras sociedades.

Recordemos algunas de las principales aplicaciones de la energía eléctrica:

• Motores eléctricos.

• Máquinas frigoríficas y aire acondicionado.

• Electroimanes.

• Iluminación.

• Producción de calor.

• Robótica y máquinas CNC.

• Transformadores.

• Transporte.

• Medicina.