martes, 7 de octubre de 2014

Electricidad, pilas y baterías (continuación)

Profundizando aún más sobre los aparatos o máquinas que producen corriente eléctrica, es decir;  sobre los  alternadores, dinamos, pilas y baterías, ampliaremos sobre cada uno de ellos lo siguiente:

Los alternadores son generadores de corriente alterna  que producen energía eléctrica a partir de la energía cinética de rotación  mediante inducción electromagnética o medios electromagnéticos.


Corriente alterna, línea de baja tensión, contador y cuadro de distribución.


Este tipo de corriente, la alterna, es la que llega a las casas por una línea de baja tensión después de haber pasado por un transformador que es un aparato que modifica la intensidad o tensión de la corriente eléctrica.

Una línea de baja tensión lleva 220 Voltios. El primer aparato eléctrico que  nos encontramos  a la entrada de una casa  es un contador. A partir del contador se instala el cuadro de distribución. Un cuadro de distribución consta de un I. C. P, M.; un I. D. y varios P. I. A.




Al cuadro de mando de la ilustración le falta el I. C. P  o controlador de la potencia que tiene contratada el usuario.

I. C. P, M.  Son la iniciales de Interruptor de Control Protección y Mando. Es un interruptor que desconecta automáticamente el suministro de corriente cuando se produce una sobrecarga o un cortocircuito.

I. D.  Son las iniciales de Interruptor Diferencial. Se encuentra conectado en serie con el I. C. P. M.,  y se desconecta cuando hay una fuga de corriente en algún punto de los circuitos interiores de la vivienda.

P. I. A.  Son las iniciales de Pequeño Interruptor Automático. Un P. I. A., es un pequeño interruptor automático que desconecta cada uno de los circuitos que hay en la vivienda. Hay un  P. I. A. por circuito. En una vivienda al menos hay un circuito para el alumbrado, otro circuito para los enchufes de pequeños electrodomésticos y por último un circuito para los enchufes de los grandes electrodomésticos conocido como enchufes de fuerza que utilizamos en lavadoras, secadoras, calentadores, hornos eléctricos, vitrocerámicas, aires acondicionados… 


Conductores eléctricos.


La corriente se transporta mediante cables eléctricos o conductores.  
Un conductor puede  constar de varios cables. El de fase (ida de  electrones); el neutro (vuelta de electrones) y el de toma de tierra.

La toma de tierra es un cable de protección para evitar descargas por fallos de funcionamiento de cualquier aparato. Es de color amarillo, o verde y amarillo. Se conecta a la estructura metálica de los aparatos eléctricos.

Un cortocircuito es una descarga o perturbación que se produce cuando se conectan directamente dos conductores de distinta fase: fase y neutro.


Dinamos, pilas y baterías.

Las dinamos son generadores de corriente continua que producen corriente eléctrica a partir de la energía cinética de rotación.

Las pilas son generadores de corriente continua que convierten o transforman la energía química en eléctrica. Las pilas son las unidades individuales de una batería primaria o secundaria.

Las baterías son sistemas eléctricos que permiten la acumulación de energía y su posterior suministro.


Diseño y construcción de circuitos eléctricos.


Tal y como expresé en la entrada anterior  los alumnos deben de  dibujar y construir circuitos;  manipularlos y hacerlos funcionar, observando en ellos la función que realiza cada uno de los elementos que lo integran. Para ello necesitaremos que se  provean de una serie de materiales como: papel para dibujar, panel, grapas, cinta aislante, cable, interruptores, portalámparas,  receptores o bombillas, pilas de petaca…

Así por ejemplo tal como podemos observar en la segunda ilustración, diseñaremos y dibujaremos en primer lugar los circuitos.





Una vez dibujado pasaremos a construirlo. Para ello  deberemos utilizar  un panel como base y con una  pequeña grapadora una de las que utiliza grapas de 202 mm: conocidas como grapadoras liliput,  iremos fijando en él,  el hilo conductor, a la vez que iremos conectando todos los elementos.

Debemos observar que  tal como indican las flechas rojas en el circuito de la ilustración, los electrones van siempre en la misma dirección. El  sentido de circulación de electrones es de F a E.

Los receptores A y B están colocados en serie porque por ellos pasan todos los electrones y por extensión un circuito en serie es aquel en el que pasan todos los electrones por todos sus elementos. A y B,  además de receptores o bombillas, en este caso pueden  actuar en este circuito como interruptores pues, al desconectar cualquiera de ellos, interrumpen el paso de electrones por el circuito.


Magnitudes eléctricas; sus relaciones.


Una vez  observados y construidos varios circuitos empezaremos a trabajar  las magnitudes eléctricas. Para ello comenzaremos por darles un esquema como el que aparece en la siguiente ilustración:




 



Después de trabajado todo lo anterior, continuaremos  definiendo la ley de Ohm, y estableciendo relaciones entre dichas magnitudes como podemos apreciar en la ilustración que aparece a renglón seguido.





  
Para hacer efectivos los vínculos que aparecen en esta última ilustración y accedáis a ellos con facilidad, podéis consultar las dos direcciones que de nuevo os expreso. En http://elinquietojubiladocristobal.blogspot.com.es/2007/12/la-asignatura-de-naturales-o-de.html o en  o en http://elinquietojubiladocristobal.blogspot.com.es/2011/03/el-esquema-el-cuadro-etimologico-la.html   encontraréis éste y otros  recursos para que los alumnos  no dependan de conocimientos previos que deberán aportarles otras asignaturas.


Resolución de problemas sencillos.

A continuación  pasaremos en nuestro protocolo didáctico  a  resolver sencillos problemas similares a los que aparecen en las ilustraciones que siguen.









Una vez dados los conocimientos, la información, viene una labor educativa tanto a nivel individual como social: la formación.


Consumo irresponsable; problemática que genera.


Hay que concienciar a los alumnos  de la problemática que acarrea un excesivo uso de energía pues cuanto más consumamos más energía deberemos generar, contribuyendo con ello  a la contaminación del planeta. El “yo puedo pagarla”, “me da igual lo que cueste”, “Ya no viviré cuando la contaminación alcance proporciones que afecten a la habitabilidad del planeta”… son expresiones de personas egoístas que carecen de empatía.

La industria, el transporte y los hogares, requieren energía eléctrica para que todo se desarrolle con normalidad.  El funcionamiento de toda la sociedad y de los aparatos de que disponemos (hornos, TV, fábricas de coches y de todo tipo,…)  en su mayoría procede de quemar combustibles fósiles como petróleo, carbón y gas natural. combustión en general bastante contaminante.

Estos porcentajes aproximados nos dan una idea clara de su procedencia.
 
El 25% de la energía mundial se genera con la quema de Carbón, que es  muy contaminante.

El 54% de la energía mundial procede de la combustión del petróleo y gas natural que también contamina demasiado.

El 6% de la energía mundial procede de las hidroeléctricas.

De escaso impacto medioambiental  son la eólica y la solar.

El 7% de la energía mundial lo genera la eólica.

El 2% de la energía mundial es generado por la solar.

La energía nuclear requiere un capitulo aparte.

El 6% de la energía mundial procede de las nucleares.

Un accidente nuclear entraña un grave peligro pues puede contaminar millones de km2. Los residuos nucleares deben ser enterrados en cementerios nucleares preparados al efecto en bidones de metal construidos ex profeso para este menester o sumergirlos a mucha profundidad en los océanos para evitar la contaminación radioactiva que puede prolongarse durante  mas de 6000 años dependiendo de si son residuos de baja, media o alta actividad.

En general, la indispensable combustión para producir energía eléctrica, 
contamina ciudades y provoca problemas de salud que se manifiestan en el hombre por la  irritación de los ojos, tos, dificultades respiratorias, asma… etc.  dañando también a las plantas y animales.

Una sola pila de mercurio, la que usamos en un reloj de pulsera, arrojada irresponsablemente a un pantano puede contaminar millones de litros.

La lluvia ácida, otro de los problemas originados por la contaminación, está causada por el azufre y el nitrógeno que despiden las centrales eléctricas, las industrias y los motores de los vehículos.

Estos dos elementos, azufre y  nitrógeno, al combinarse con el vapor de agua y el oxígeno de la atmósfera producen ácido nítrico y sulfúrico que caen con la lluvia  incrementando la acidez de lagos y ríos,  contribuyendo el exterminio de animales y plantas.

El agujero  en la capa de ozono de las que en grado sumo son responsables la mayoría de los aerosoles que utilizamos, se produce por la emisión de productos químicos como los clorofluorocarbonos  (CFCs). Contribuyen éstos, a que los rayos ultravioletas alcancen la tierra y produzcan numerosos cánceres y peligro para los cultivos.

Pesticidas y fertilizantes  alteran el equilibrio interfiriendo en los ciclos naturales de la tierra. El exceso de nitratos utilizados en agricultura puede conducir a la contaminación del suministro de agua…

Son infinidad las causas que perjudican a nuestro planeta y a todos los seres vivos que habitan en él. En nuestras manos está el mitigarlas e incluso anularlas completamente. Sólo hace falta más educación (formación e información), de la que surgirá sin lugar a dudas, empatía  y,  un uso y reciclado responsable.