¿Qué es la electricidad?

El riesgo eléctrico es uno de los temas que menos solemos dominar los técnicos de prevención / coordinadores / direcciones facultativas. Con esta entrada inicio una serie en la que voy a intentar explicar desde el principio los aspectos más importantes que debemos conocer sobre el riesgo eléctrico y la electricidad.

Todos los libros y paginas web que todos hemos consultado sobre este tema comienzan destacando la importancia de la electricidad dentro de nuestra sociedad y como sin ella, no podríamos vivir tal y como lo hacemos, ni por supuesto trabajar en la forma que lo hacemos. La electricidad se encuentra presente, en mayor o menor medida, en casi todos los aspectos de nuestras vidas. Ello es debido a la flexibilidad de su generación y la facilidad de transporte de la misma por medio de líneas de alta tensión; además de que los motores eléctricos tienen un rendimiento superior a las máquinas térmicas.

La primer pregunta es: ¿qué es la electricidad?. Para contestarla debemos bajar al mundo subatómico, para saber que es un átomo y que es un electrón. Un átomo es el elemento fundamental de la materia. Es la unidad más pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad o propiedades y que no es posible dividir mediante procedimientos químicos. El concepto de átomo fue postulado en la Antigua Grecia, pero no se demostró su existencia hasta el siglo XIX. El modelo actual de átomo los estableció Shrödinger en 1926. Sin embargo para entender mejor lo que es la electricidad vamos a utilizar el Modelo atómico de Rutherford de 1911 (gráfico superior).

Los átomos se componen de un núcleo formado por protones, con carga positiva y neutrones, con carga neutra, alrededor del núcleo se encuentra una nube de electrones de carga negativa.

El establecimiento del sentido positivo de los protones y negativo de los electrones se hizo por convención, gracias a los estudios de Benjamín Franklin, que denomino positivas a las cargas que aparecen en una varilla de vidrio y negativas a las que aparecen en una varilla de ebonita.

La cantidad de electrones de un átomo en su estado natural es igual a la cantidad de protones que contiene el núcleo, por lo que un átomo en esas condiciones tiene una carga eléctrica neta igual a cero y por tanto es eléctricamente neutro.

En los metales algunos de los electrones se encuentran más alejados del núcleo y se desprenden con mucha facilidad. En este tipo de materiales proliferan los electrones libres, quedando el material cargado eléctricamente gracias a la reordenación de los electrones. Cuando un cuerpo queda cargado de un exceso de electrones se considera que queda cargado negativamente, por el contrario cuando el cuerpo queda con ausencia de electrones, queda cargado positivamente.

Este flujo de cargas eléctricas puede generarse en materiales que son conductores (la mayoría de metales como hierro, cobre, aluminio, ...) pero no se puede generar en materiales que son aislantes o dieléctricos (madera, plásticos, vidrio, ebonita, ...) y carecen de electrones libres y por tanto no es posible el desplazamiento de carga eléctrica en ellos.

Entre los materiales conductores y los aislantes se encuentran los materiales semiconductores, que en condiciones normales se comportan como dieléctricos, pero que se pueden alterar fácilmente para convertirlos en conductores.

La diferencia de comportamiento de los materiales respecto de la transmisión de carga eléctrica depende de su estructura atómica, en función de si disponen de electrones firmemente ligados (materiales dieléctricos o aislantes) o si dispone de electrones libres (materiales conductores). Debe resaltarse que los responsables de transportar la carga eléctrica son los electrones, ya que la carga positiva de los protones es inmóvil.

Además de un material conductor para poder fluir, la electricidad necesita de un generador, es decir un dispositivo que obligue a los electrones a moverse a través del material conductor, generando lo que conocemos como electricidad. Los generadores suelen consistir en un imán que se mueve cerca de un segmento de material conductor. Ese movimiento del imán hace que los electrones se muevan en una dirección generando la corriente eléctrica.

La generación de energía eléctrica se realiza en las centrales eléctricas, cuyo funcionamiento básico consiste en transformar alguna clase de energía no eléctrica en electricidad. Las centrales se pueden clasificar en función de la energía aprovechada como fuerza motora para hacer girar el generador eléctrico:

• Central hidroeléctrica: utiliza la energía obtenida en los saltos de agua (energía hidraúlica)
• Central termoeléctrica: utiliza la energía de los combustibles fósiles (carbón, fueloil, ...)
• Central nuclear: utiliza la energía obtenida mediante reactores nucleares
• Centrales de recursos renovables: utiliza energía de recursos renovables: energía solar, eólica, mareomotriz u geotermica.