Energía eléctrica: de dónde sale y cómo llega
Una lámpara se enciende al instante, pero la energía que consume empezó su camino en una turbina, en un embalse o en un yacimiento, y viajó cientos de kilómetros a tensiones miles de veces mayores que las de una casa. Seguir ese camino —de la fuente al enchufe— es entender para qué sirve todo lo que se estudia después en Electrotecnia.
01Energía, potencia y rendimiento
La energía es la capacidad de producir trabajo o calor. Se presenta en formas —química, térmica, mecánica, eléctrica, radiante, nuclear— y pasa de una a otra, pero no se crea ni se destruye: se transforma. La electricidad casi nunca es el origen de la energía: es el vehículo que la lleva desde una fuente primaria (un combustible, el agua de un embalse, el viento, el Sol) hasta un uso final (luz, movimiento, calor, información).
| Magnitud | Símbolo | Unidad (SI) | Otras unidades usuales | Qué expresa |
|---|---|---|---|---|
| Energía | E | joule (J) | kWh (1 kWh = 3,6 MJ), kcal (1 kWh ≈ 860 kcal), tep (≈ 11,6 MWh) | Lo que se tiene, se gasta o se transforma. |
| Potencia | P | watt (W = J/s) | kW, MW, HP (≈ 746 W) | Qué tan rápido se transforma la energía. |
| Rendimiento | η | sin unidad (se da en %) | — | Qué fracción de lo que entra se aprovecha. |
El rendimiento es siempre menor que 1 porque en toda transformación una parte de la energía termina como calor disperso que ya no se puede aprovechar: rozamiento, efecto Joule, calor de los gases de escape. No se destruyó; se degradó a una forma inútil. Cuando hay varias transformaciones en cadena, los rendimientos se multiplican, no se suman:
El kW mide potencia (cuánta energía por segundo); el kWh mide energía. Un calefactor de 2 kW encendido media hora consume 1 kWh. Escribir «kWh por hora» o «kW consumidos en el mes» es un error de concepto. La factura de electricidad cobra energía en kWh y, a los usuarios grandes, también la potencia contratada en kW.
Un motor eléctrico entrega 3 kW en su eje con un rendimiento de 0,88 y trabaja 8 horas por día durante 22 días al mes. ¿Qué potencia toma de la red, cuánto pierde y cuántos kWh consume?
De los 600 kWh, 528 kWh (3 kW × 176 h) se convierten en trabajo y 72 kWh se pierden como calor en el motor. Una mejora de rendimiento de 0,88 a 0,92 ahorra más de 25 kWh por mes en ese solo equipo.
02Energía térmica
El calor es energía en tránsito entre dos cuerpos a distinta temperatura; la temperatura mide el estado térmico de un cuerpo, no la cantidad de energía que contiene. El calor pasa por conducción (a través de un sólido), convección (arrastrado por un fluido) y radiación (ondas, sin necesidad de medio). En ingeniería se usa el kelvin (K); una diferencia de 1 K es igual a una de 1 °C.
Para calentar un cuerpo sin que cambie de estado, el calor necesario es proporcional a la masa y al salto de temperatura:
El calor específico c del agua es 4,18 kJ/(kg·K), uno de los más altos que existen; por eso el agua es el fluido de trabajo y de refrigeración por excelencia. Cuando hay cambio de estado, el calor se absorbe sin que suba la temperatura: vaporizar 1 kg de agua a 100 °C requiere alrededor de 2,26 MJ (calor latente), y es la energía que el vapor devuelve cuando se condensa.
Convertir electricidad en calor es fácil y casi perfecto: una resistencia lo hace con rendimiento cercano a 1 (efecto Joule, La corriente eléctrica). Convertir calor en trabajo es difícil: ninguna máquina térmica puede pasar a trabajo todo el calor que recibe, y el máximo teórico depende solo de las temperaturas de la fuente caliente y de la fría (en kelvin):
Una central de vapor con caldera a 540 °C (813 K) y condensador a 30 °C (303 K) no puede superar:
En la práctica rinden alrededor de 40 %. El resto se entrega al condensador, que se enfría con agua de río o de lago, o con torres de enfriamiento.
Los combustibles se comparan por su poder calorífico: la energía térmica que liberan por unidad de masa o de volumen al quemarse. Los valores siguientes son órdenes de magnitud; cada combustible comercial trae el suyo en la hoja de datos.
| Combustible | Poder calorífico aproximado |
|---|---|
| Gas natural | ≈ 10 kWh/m³ (unas 9 000 kcal/m³) |
| Gasoil | ≈ 10 kWh/L |
| Nafta | ≈ 9 kWh/L |
| GLP (propano y butano) | ≈ 12 kWh/kg |
| Carbón mineral | ≈ 7 a 8 kWh/kg |
| Leña seca | ≈ 4 kWh/kg |
Un termotanque de 80 L (80 kg de agua) debe calentarse de 15 °C a 55 °C. Su resistencia es de 1,5 kW y aprovecha el 95 % de la energía eléctrica (el resto se pierde por las paredes).
El mismo cálculo explica la factura: calentar agua con electricidad es caro porque convierte energía de alto valor (eléctrica) en calor, que se podría obtener quemando gas directamente.
Una pileta tibia contiene muchísima más energía térmica que una brasa, aunque esté a menos temperatura, porque tiene mucha más masa. Por eso se calcula el calor con m, c y ΔT, y no con la temperatura sola.
03Fuentes de energía y sus usos
Una fuente es primaria si se toma de la naturaleza tal cual (petróleo, gas, uranio, agua de un río, viento, radiación solar) y secundaria si es el resultado de transformar otra: la nafta y la electricidad son secundarias. Además se las clasifica en no renovables (se agotan en la escala de tiempo humana) y renovables (se reponen de forma natural).
Fuentes convencionales: petróleo y gas
Son restos orgánicos enterrados durante millones de años en cuencas sedimentarias, que el calor y la presión transformaron en hidrocarburos y que quedaron atrapados en rocas porosas. Se extraen por pozos. El petróleo se transporta por oleoductos y se separa en una refinería en nafta, gasoil, fueloil, GLP y otros productos. El gas natural, formado sobre todo por metano, viaja por gasoductos o, licuado a unos −160 °C (GNL), en barcos. Se llama convencional al que está en reservorios permeables, de donde fluye por sí mismo, y no convencional al que está en rocas de muy baja permeabilidad (shale, tight) y exige fractura hidráulica, como en la formación Vaca Muerta, en la cuenca neuquina.
En la Argentina, el petróleo y el gas aportan la gran mayoría de la energía primaria —del orden de tres cuartas partes o más—, con cuencas productoras como la Neuquina, la del Golfo San Jorge, la Austral y la del Noroeste. En la generación de electricidad, la mayor parte proviene de centrales térmicas que queman gas natural; a continuación viene la hidráulica, con la nuclear y las renovables no hidráulicas completando el resto. Son órdenes de magnitud: la proporción cambia cada año y el dato exacto se consulta en los informes de CAMMESA.
| Fuente | Tipo | Cómo se aprovecha | Ventaja | Limitación |
|---|---|---|---|---|
| Petróleo | No renovable | Refinado en combustibles; motores y centrales térmicas. | Alta densidad de energía, fácil de transportar. | Emite CO₂; reservas finitas. |
| Gas natural | No renovable | Gasoductos; ciclo combinado, industria, hogares. | La combustión más limpia entre los fósiles. | Emite CO₂; necesita gasoductos o GNL. |
| Carbón | No renovable | Centrales de vapor. | Abundante y barato. | El más contaminante; papel menor en el país. |
| Uranio | No renovable | Fisión: el calor produce vapor. Atucha I, Atucha II y Embalse (Córdoba). | Mucha energía por kg; sin CO₂ en operación. | Residuos radiactivos; costo inicial. |
| Hidráulica | Renovable | Embalse, de pasada o con bombeo (Río Grande, en Córdoba). | Rendimiento alto y potencia regulable. | Impacto en el río; depende del agua disponible. |
| Eólica | Renovable | Aerogeneradores en parques. | Sin combustible; muy buen recurso en la Patagonia. | Variable: depende del viento. |
| Solar | Renovable | Paneles fotovoltaicos (electricidad) y colectores térmicos (agua caliente). | Sin partes móviles; modular. | Solo de día; requiere respaldo o almacenamiento. |
| Biomasa y biogás | Renovable | Combustión de residuos o digestión de materia orgánica. | Aprovecha desechos agrícolas y ganaderos. | Disponibilidad local. |
Energías alternativas
Se llaman alternativas a las que sustituyen o complementan a las convencionales: solar, eólica, biomasa, geotermia, pequeñas centrales hidráulicas y mareomotriz. En el país, las leyes 26.190 y 27.191 promueven su uso en la generación eléctrica con metas de participación. Su desafío técnico es la variabilidad: la producción solar y eólica depende del clima, mientras la demanda sigue su propio ritmo, de modo que el sistema necesita centrales que puedan regularse (hidráulicas, de gas), almacenamiento (bombeo, baterías) y buenas interconexiones.
Toda fuente tiene un costo: ocupación de terreno, materiales para fabricar los equipos, efecto sobre un río o sobre las aves, necesidad de respaldo. Comparar fuentes exige mirar todo el ciclo —construcción, operación, desmantelamiento— y no solo la emisión de gases en el momento de generar.
Usos de la energía
| Sector | Uso final típico | Energía predominante |
|---|---|---|
| Residencial | Cocción, calefacción, agua caliente, iluminación, electrodomésticos. | Gas natural y electricidad; GLP donde no hay red. |
| Comercial y servicios | Iluminación, climatización, equipos informáticos. | Electricidad y gas. |
| Industrial | Calor de proceso, fuerza motriz (motores), hornos. | Gas natural y electricidad. |
| Transporte | Movimiento de personas y cargas. | Gasoil, nafta y gas comprimido (GNC); la electricidad crece en ferrocarril y vehículos. |
| Agro | Maquinaria, riego, secado de granos. | Gasoil y electricidad. |
La energía más barata es la que no se consume: mejorar el rendimiento de las lámparas, los motores y la aislación de los edificios (eficiencia energética) reduce el gasto sin renunciar al servicio. Las etiquetas de eficiencia de los artefactos sirven justamente para comparar.
04De la fuente a la electricidad: la generación
Casi toda la electricidad del mundo se produce con el mismo principio: inducción electromagnética (Magnetismo y electromagnetismo). Un alternador hace girar un electroimán dentro de un bobinado y en este se induce una tensión alterna. Lo que cambia de una central a otra es la máquina motriz que lo hace girar: una turbina movida por vapor, gas, agua o viento, o un motor de combustión. Las excepciones son los paneles fotovoltaicos, que convierten la luz directamente en corriente continua y no tienen partes móviles.
| Central | Energía primaria | Máquina motriz | Rendimiento orientativo |
|---|---|---|---|
| Térmica de vapor | Fueloil, gas, carbón | Caldera y turbina de vapor | 35 a 40 % |
| Turbina de gas | Gas natural, gasoil | Turbina de gas | 30 a 40 % |
| Ciclo combinado | Gas natural | Turbina de gas + caldera de recuperación + turbina de vapor | 50 a 60 % |
| Nuclear | Uranio | Reactor, generador de vapor y turbina | 30 a 35 % |
| Hidráulica | Energía potencial del agua | Turbina Pelton, Francis o Kaplan | 80 a 90 % |
| Eólica | Energía cinética del viento | Rotor y generador (límite de Betz: 59 %) | 35 a 45 % |
| Solar fotovoltaica | Radiación solar | Ninguna: efecto fotovoltaico | 15 a 22 % |
| Grupo electrógeno | Gasoil, nafta o gas | Motor de combustión interna | 30 a 40 % |
Los grupos electrógenos, la generación en emergencia y las turbinas de cada tipo se desarrollan en Generación y grupos electrógenos.
Por qué el sistema gira a 50 Hz
La frecuencia de la tensión que entrega un alternador síncrono queda atada a su velocidad de giro y a su número de pares de polos p:
| Pares de polos p | Velocidad a 50 Hz | Típico de |
|---|---|---|
| 1 | 3 000 rpm | Turbogeneradores de vapor y de gas. |
| 2 | 1 500 rpm | Turbogeneradores de centrales nucleares, grupos electrógenos. |
| 6 | 500 rpm | Hidrogeneradores de alta caída. |
| 30 | 100 rpm | Hidrogeneradores lentos, de baja caída y gran diámetro. |
Todas las máquinas conectadas al sistema giran en sincronismo, «al mismo compás». La frecuencia es entonces el termómetro del equilibrio entre generación y consumo: si la demanda supera a la generación, el sistema frena un poco y la frecuencia baja; si sobra generación, sube. Mantenerla en 50 Hz es una de las tareas permanentes del despacho.
A escala de red, la energía eléctrica casi no se almacena: lo que se enciende en una casa debe estar siendo generado, en ese mismo instante, en alguna central del sistema. Por eso la generación sigue a la demanda minuto a minuto, y por eso el despacho —el orden en que entran las centrales— es una tarea central del sistema.
Una vivienda consume 300 kWh por mes. Se abastece desde una central de vapor a gas con estos rendimientos: caldera 0,90; ciclo de vapor 0,40; generador 0,98; transformador elevador 0,995; transporte y distribución en conjunto, 0,92. ¿Cuánta energía de combustible hace falta y cuánto gas es?
Con un poder calorífico de unos 10 kWh/m³:
Para cada kWh que llega a la casa se queman unos 3 kWh de combustible. Con una central de ciclo combinado, que aprovecha 0,55 de la energía del gas en lugar de 0,36 (0,90 · 0,40), la misma casa necesitaría unos 61 m³.
05Transporte y transformación: por qué en alta tensión
Las grandes centrales están donde está el recurso —las hidráulicas en el Comahue, en el litoral y en las sierras; las térmicas cerca de los gasoductos— y los consumos están en las ciudades, a cientos de kilómetros. Hay que transportar la potencia, y cada conductor tiene resistencia: parte de la energía se convierte en calor en el camino. Para una línea trifásica, la potencia transportada y la pérdida por efecto Joule son:
Despejando la corriente: para una misma potencia P, si se sube la tensión V baja la corriente I en la misma proporción, y las pérdidas, que dependen de I2, bajan con el cuadrado de la tensión. Subir la tensión 4 veces reduce 16 veces las pérdidas. Ese es el motivo del transporte en alta tensión.
Una línea trifásica tiene 3 Ω de resistencia por conductor y transporta 60 MW con factor de potencia 1 (se simplifica a propósito para ver el efecto de la tensión). Se calcula con la tensión de línea de 132 kV:
Repetido a las otras dos tensiones:
| Tensión de línea | Corriente por conductor | Pérdidas en la línea | Fracción de los 60 MW |
|---|---|---|---|
| 33 kV | 1 050 A | 9,9 MW | 16,5 % |
| 132 kV | 262 A | 0,62 MW | 1,03 % |
| 500 kV | 69,3 A | 0,043 MW | 0,072 % |
Pasar de 33 a 132 kV reduce las pérdidas 16 veces, tal como predice el cuadrado de la relación de tensiones. A 33 kV la corriente de 1 050 A exigiría conductores enormes, y aun así se perdería una sexta parte de lo transportado.
Qué hace posible cambiar la tensión
En corriente alterna, el transformador sube o baja la tensión con un rendimiento superior al 99 % en las unidades grandes y sin partes móviles. Es la razón histórica por la cual el mundo adoptó la corriente alterna: permite generar a una tensión conveniente para el alternador, elevarla para transportar y bajarla para usar. Además el transporte es trifásico (Circuitos trifásicos): tres conductores llevan la potencia que con monofásica exigiría seis, y las corrientes de las tres fases se compensan.
No se puede subir la tensión sin límite: crecen el costo de las torres, de las cadenas de aisladores, las distancias de seguridad y los equipos de maniobra. La tensión se elige según la potencia a transportar y la distancia.
En alta tensión, la electricidad puede saltar por el aire hacia un objeto o una persona que se acerca demasiado, sin tocar el conductor. Nunca se acerquen cañas de pescar, barriletes, antenas, escaleras ni grúas a una línea aérea. Si un cable cae al suelo, se mantiene la distancia (el suelo cercano puede estar electrizado) y se avisa a la distribuidora. Las distancias de seguridad y los procedimientos de trabajo los fijan la Ley 19.587 y el Decreto 351/79, además de los reglamentos de la AEA y de cada empresa; ver Higiene y seguridad laboral.
06Del sistema interconectado al enchufe: las redes de distribución
El SADI (Sistema Argentino de Interconexión) une las centrales y los consumos del país en una sola red que opera a 50 Hz. Conectar todo tiene dos ventajas: cualquier central puede abastecer cualquier región, y el respaldo mutuo permite que una falla local no deje sin servicio a todos. CAMMESA (Compañía Administradora del Mercado Mayorista Eléctrico) coordina el despacho de las centrales y administra el mercado mayorista. La actividad está regida por la Ley 24.065, y la controlan organismos como el ENRE a nivel nacional y, en Córdoba, el ERSeP para la distribución provincial (EPEC y las cooperativas).
| Nivel | Tensión típica | Función |
|---|---|---|
| Generación | del orden de 10 a 20 kV | Tensión de los alternadores; depende de cada máquina. |
| Transporte troncal | 500 kV | Grandes bloques de potencia a largas distancias entre regiones (SADI). |
| Transporte regional | 220 kV y 132 kV | Llevar la energía a provincias y grandes ciudades; alimentar estaciones transformadoras. |
| Distribución en media tensión | 33 kV y 13,2 kV | Recorrer localidades y barrios; alimentar industrias y centros de transformación. |
| Distribución en baja tensión | 380 V entre fases (220 V fase-neutro) | Entregar al usuario final; sistema trifásico con neutro, a 50 Hz. |
Las tensiones se agrupan, según los reglamentos, en baja, media, alta y extra alta tensión; los límites exactos de cada categoría los fijan las normas aplicables a cada caso. Los puntos donde cambia el nivel son las estaciones transformadoras (ET) y, en el último escalón, los centros de transformación (CT), donde 13,2 kV se reduce a 380/220 V. Un CT puede ser aéreo, montado en un poste, o de obra civil, en cámara o a nivel. Los equipos de cada uno —transformador, seccionadores, interruptores, protecciones— se estudian en Subestaciones y líneas de distribución y Protección eléctrica.
Formas de armar una red
| Topología | Cómo es | Ventaja | Limitación |
|---|---|---|---|
| Radial | Cada alimentador sale de la fuente y va ramificándose, sin vuelta. | Simple y barata; protección sencilla. | Una falla deja sin servicio todo lo que está aguas abajo. |
| Anillo | El alimentador vuelve a la fuente; normalmente se opera abierto en un punto. | Se puede alimentar cada tramo por dos caminos. | Más cara; exige maniobras para reconfigurar. |
| Malla | Muchos nodos conectados entre sí por varios caminos. | Máxima continuidad del servicio. | Costosa; protecciones más complejas. Típica del transporte. |
La demanda cambia hora a hora
El consumo no es constante: tiene un pico a la tarde-noche y un valle de madrugada, y varía con la estación (calefacción en invierno, refrigeración en verano). La potencia instalada debe cubrir la máxima demanda más una reserva. Como la energía no se almacena a gran escala, parte de las centrales trabaja todo el día y otras solo en las horas pico. Algunas centrales hidráulicas de bombeo, como Río Grande, guardan agua arriba cuando sobra energía y la turbinan cuando falta.
Al usuario, la energía llega por la acometida y el medidor. Desde allí la instalación interna de un inmueble se rige por la reglamentación de la AEA, AEA 90364 (Instalaciones eléctricas e Instalaciones de vivienda). La calidad con la que se entrega el servicio —tensión, frecuencia, cortes— tiene límites fijados por los entes reguladores.
Combustible, agua, viento o Sol → máquina motriz → alternador (10 a 20 kV) → transformador elevador → 500 kV por el SADI → estación transformadora (132 kV) → 33 o 13,2 kV por la red de media tensión → centro de transformación → 380/220 V → medidor → tablero de la casa. En cada paso hay pérdidas, y por eso el rendimiento de todo el camino es el producto de los rendimientos de cada etapa.
07En el laboratorio
Materiales: pava eléctrica (o jarra calentadora) de potencia conocida, medidor de energía enchufable (vatímetro), termómetro, probeta o balanza, cronómetro.
Pasos: 1) Poner 1 litro de agua (1 kg) y medir la temperatura inicial. 2) Enchufar el medidor de energía y la pava, y poner en cero el contador de kWh. 3) Calentar hasta unos 80 °C y desconectar. 4) Anotar la temperatura final, la energía registrada y el tiempo. 5) Calcular el calor útil Q = m·c·ΔT y el rendimiento como Q dividido por la energía medida. Repetir y promediar.
Se mide: temperaturas, energía en kWh (o en Wh), tiempo, potencia. Criterio de aceptación: el rendimiento da entre aproximadamente 80 y 95 %, nunca más de 100 %, y dos ensayos seguidos difieren menos de 5 %. Si da más de 100 %, hay un error de medición o de unidades.
Las prácticas 1 y 3 se hacen con tensión de la red. Se usa el medidor y los cables de seguridad del laboratorio, sin abrir ningún equipo ni tocar partes metálicas con tensión, con el tablero protegido por interruptor diferencial y termomagnética, y siempre con el docente presente. El agua caliente también quema: la pava no se levanta mientras está conectada.
Materiales: planilla, la chapa de datos de los artefactos, un vatímetro de enchufe si hay.
Pasos: 1) Listar todos los artefactos del aula (luminarias, computadoras, proyector, ventilador, estufa) con su potencia de chapa. 2) Estimar las horas de uso diarias de cada uno. 3) Calcular la energía diaria de cada artefacto (E = P·t) y el total por mes. 4) Ordenar de mayor a menor consumo. 5) Comparar con la factura de la escuela y proponer tres medidas de ahorro (lámparas LED, apagado, mejor aislación) con el ahorro estimado en kWh.
Criterio de aceptación: la suma estimada queda dentro del 20 % del consumo de la factura; si no, se revisan las horas de uso supuestas y la potencia de los equipos mayores.
Materiales: transformador 220/12 V de al menos 100 VA, un segundo transformador igual, lámpara halógena 12 V / 50 W, 100 m de cable de cobre de 1 mm² (ida y vuelta de 50 m) en rollo, multímetro, pinza amperométrica.
Pasos: A) Alimentar la lámpara a 12 V directamente a través de los 100 m de cable. Medir la tensión en la lámpara, la corriente y la caída en el cable. B) Elevar a 220 V con el primer transformador usado al revés, recorrer los mismos 100 m de cable a 220 V y volver a bajar a 12 V con el segundo transformador para alimentar la lámpara. Repetir las mediciones. C) Calcular en cada caso la potencia perdida en el cable.
Valores esperados (orientativos, sin pérdidas de los transformadores):
En el caso A la lámpara recibe menos de 8 V y apenas se enciende, y el cable pierde unos 12 W; en el B la lámpara recibe cerca de 12 V, y el cable pierde menos de 0,1 W. Criterio de aceptación: las pérdidas medidas en B son, al menos, diez veces menores que en A, y el estudiante explica el resultado con P = V·I.
08Errores frecuentes
| Error | Consecuencia |
|---|---|
| Confundir kW con kWh | Se mezclan potencia y energía; los cálculos de consumo y de costo dan resultados sin sentido. |
| Sumar los rendimientos de una cadena en lugar de multiplicarlos | Se sobrestima el rendimiento total: 0,90 y 0,40 dan 0,36, no 1,30 ni 0,65. |
| Usar °C en la fórmula de Carnot | Resultados absurdos (incluso negativos). Las temperaturas de Carnot van siempre en kelvin. |
| Creer que «consumir energía» es destruirla | Se pierde de vista dónde va la parte no aprovechada: es calor, y ese calor hay que evacuarlo. |
| Pensar que si sube la tensión sube la corriente | Para la misma potencia es lo contrario: I = P/(√3·V·cos φ). Subir la tensión baja la corriente. |
| Olvidar el 3 de las tres fases en las pérdidas de una línea trifásica | Las pérdidas totales se subestiman tres veces: son 3·R·I2, no R·I2. |
| Mezclar la tensión de línea con la de fase | Con 380 V entre fases hay 220 V entre fase y neutro (380/√3); usar una por otra duplica o reduce los resultados. |
| Dar por «limpia» toda fuente renovable o por «sucia» toda fuente fósil sin mirar el ciclo completo | Se comparan fuentes con argumentos incompletos; hay que ver impacto, rendimiento, costo y disponibilidad. |
| Usar el poder calorífico sin revisar las unidades (kcal/m³ o kWh/m³) | Un error de 860 veces: 1 kWh equivale a unas 860 kcal. |
09Autoevaluación
¿Qué diferencia hay entre potencia y energía? Un calefactor de 2 kW funciona 3 horas: ¿cuántos kWh consume?
La potencia es la energía por unidad de tiempo (kW); la energía es el total consumido (kWh). Se calcula E = P·t:
Un motor entrega 4 kW en el eje con rendimiento 0,80. ¿Qué potencia toma de la red y cuánto pierde?
Toma 5 kW y pierde 1 kW como calor.
¿Cuánta energía hace falta para calentar 50 kg de agua de 20 °C a 60 °C?
Se aplica Q = m·c·ΔT con c = 4,18 kJ/(kg·K) y ΔT = 40 K, y se convierte a kWh dividiendo por 3 600:
Con un rendimiento menor que 1, la energía que se paga es mayor.
¿Por qué una central de vapor no pasa del 40 % de rendimiento?
Por el segundo principio de la termodinámica: una máquina térmica no puede convertir todo el calor en trabajo, y el máximo (rendimiento de Carnot) depende de las temperaturas de la fuente caliente y de la fría. Con 540 °C y 30 °C el límite es 63 %; las pérdidas reales lo llevan a 40 %. El resto se entrega al condensador.
¿Por qué se transporta en alta tensión? Si se pasa de 132 a 500 kV, ¿cómo cambian la corriente y las pérdidas?
Para la misma potencia, una tensión mayor implica una corriente menor, y las pérdidas dependen del cuadrado de la corriente. La corriente se divide por 3,79 y las pérdidas, por unas 14 veces:
Un alternador de 4 polos (p = 2) se conecta a una red de 50 Hz. ¿A qué velocidad gira?
Gira a velocidad de sincronismo, 1 500 rpm:
¿Qué es el SADI, quién coordina el despacho y por qué es un problema el crecimiento de la solar y la eólica?
El SADI es el sistema interconectado que une centrales y consumos del país a 50 Hz; CAMMESA coordina el despacho de las centrales y administra el mercado mayorista. La energía solar y eólica son variables (dependen del Sol y del viento), de modo que el sistema necesita centrales regulables, almacenamiento e interconexiones para mantener el equilibrio entre generación y demanda.