El rincón de la Ciencia I.S.S.N.: 1579-1149

nº 42 (octubre-2007)

¿Sabes explicar por qué ...

...el suministro eléctrico se transporta mediante cables de alta tensión? (sq-2)


José Antonio Montiel. IES Séneca, Córdoba


 

SABES EXPLICAR POR QUÉ...el suministro eléctrico se transporta mediante cables de alta tensión?  

Sabemos que al circular una corriente eléctrica por un conductor tiene lugar siempre el efecto Joule, es decir, una pérdida de energía en forma de calor. Así, la potencia disipada por una corriente viene dada por: P = I2 R, donde I es la intensidad y R la resistencia del conductor. Por tanto, cuanto menor sea I, menor potencia se disipará. 

Por otra parte, la potencia transportada cuando una corriente se mueve a través de un conductor se calcula por la expresión: P = V I, donde I es la intensidad y V la tensión. Vemos que podemos conseguir un valor elevado de P de dos maneras: con intensidades altas o con tensiones altas. 

Si queremos reducir al mínimo el efecto Joule tendremos que bajar mucho la intensidad y si queremos lograr una potencia transportada alta habrá que mantener el producto V I en valores elevados. Por lo tanto luego cuanto menor sea el valor de I, más alto tendrá que ser el V.

Lógicamente, si el suministro eléctrico transporta la corriente por medio de los cables de alta tensión, entre 220000 y 440000 V, antes de su entrada en los puntos de consumo debe ser transformada en una tensión de 220 V, que es la utilizada por todos los aparatos electrodomésticos actuales y en iluminación. Este proceso se efectúa empleando un transformador, que consta de dos bobinas de hilo conductor enrolladas en torno a un mismo núcleo de hierro dulce y aisladas entre sí. La bobina por la que llega la corriente alterna de entrada se llama circuito primario y, por causar un flujo magnético variable en la otra bobina, origina una fuerza electromotriz inducida en esta segunda bobina, que se llama circuito secundario.

La fem inducida en el circuito secundario tiene la misma frecuencia que la de entrada pero puede poseer distinta tensión o intensidad en función del número de espiras de cada bobina.

            Por ello, si llamamos N1 al número de espiras de la primera bobina y N2 al de la segunda, las tensiones (fem) de entrada y de salida (o inducida) de las bobinas se calculan aplicando la ley de Faraday:

                    (Ф es el mismo para ambas bobinas)

            De esas ecuaciones se deduce:   

            Se cumplirá que la potencia aplicada en la primera bobina (V1 I1), ha de ser igual a la obtenida en la segunda bobina (V2 I2). Por tanto, tendremos:

En definitiva, lo que hacemos para suministrar la electricidad a nuestros lugares de consumo es emplear un transformador con mayor número de espiras en el circuito primario, o sea, N1 >> N2, lo que disminuye la tensión de la corriente alterna en el secundario, V2, aunque aumenta su intensidad.