Electricidad “para zoquetes”: Símil con agua

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Como primer artículo en Nergiza.com “para zoquetes” -como yo- explicaremos los fundamentos de la electricidad. Con un símil con el agua entenderemos -por fin- los conceptos básicos. Y todo con un simple ejemplo: DOS PRESAS DE AGUA.

presa-de-agua-electricidad

 

Imagina DOS PRESAS HIDROELÉCTRICAS, donde:

1.- Ambas contienen el mismo “porrón” de litros de agua.

2.- La primera es muy profunda y poco extensa.Presa muy profunda pero poco extensa

3.- La segunda es muy extensa pero de menos de 1 metro de profundidad.

Presa muy ancha pero de poca profundidad

La cantidad de moléculas de agua en las presas, serán nuestros electrones (su símbolo es e).

Pero de igual modo que -por comodidad- medimos ese agua en litros y no en moléculas -y a nadie le importa que: 1 Litro =6 x 10^25 Moléculas de agua-, contaremos los electrones agrupados en Culombios -y nos da igual que: 1 Culombio =6 x 10^18 electrones- (C).

 

¿Pero podrán ambas presas generar la misma energía?

Imaginemos que dejamos salir de ambas presas un CAUDAL de un litro de agua por segundo hacia nuestras turbinas. Este CAUDAL en electricidad sería un Culombio por segundo, llamaremos Amperio a este caudal de 1 litro/segundo  (1 A = 1 C/s).

Pero no parece que el mismo litro, con presiones tan diferentes (nivel de agua), salga con la misma fuerza en ambas presas. Por tanto, cada litro ejercerá distinta fuerza en cada turbina.

¿Alguna vez habéis intentado tapar un simple ‘hilito de agua’ del grifo con el dedo? Si la ciudad tiene un buen sistema hidráulico llega a ser imposible.

¿Habéis tratado de evitar que una pequeña ola destroce el castillo de arena de un niño? Veremos que el agua apenas empujará la mano.

Basta con entender la electricidad como simples electrones “empujados a ir” de un medio que los repele a otro que los atrae. Viéndolo así, igual que la presión del nivel del agua/nivel de la turbina marcará nuestra “diferencia de presión“, la resta atracción-repulsión entre los cables eléctricos es la “diferencia de potencial” .

Esa “diferencia de potencial” en electricidad son los Voltios (V).

Presa del Niágara (Canadá) que almacena poca agua pero produce mucha electricidad debido al desnivel.

Por tanto, queda claro que si ponemos en marcha ambas turbinas -a igual cantidad de litros de “CAUDAL”- trabajarán a diferente “POTENCIA”. Esta “POTENCIA” estará definida por los litros de agua que pasen (amperios) por la presión ejercida por la altura del agua (voltios): en electricidad son los Vatios (W=A x V).

Como los amperios medían el “CAUDAL” por segundo y ahora los multiplicamos por a la presión, los vatios serán el “TRABAJO” que ejerce nuestra agua -electrones- cada segundo. También, si nos da igual el tiempo, podemos ver que la energía contenida en la presa es tan sólo multiplicar los litros de agua por su presión: en electricidad eso son los Julios (J=C x V).

Con los Julios vemos que podemos medir: desde la “ENERGÍA” que hay en nuestra batería; hasta un “TRABAJO” realizado (como la energía que lleva generada la central hidroeléctrica por ejemplo). Es más:

Lógicamente También dividiendo el “TRABAJO” (Julios) entre los segundos empleados obtenemos de nuevo a la “POTENCIA” (1 J /s = 1 W).

Volviendo a las presas: vemos que ambas presas tienen igual cantidad de litros de agua (Culombios) pero ya sabemos que la primera podrá hacer más “TRABAJO”  (Julios = C x V) dado que su turbina está a mayor presión (V).  Por tanto: ¡La primera presa almacena mucha más energía!

Humor (de Forges) padre arrodillado gritanto al enchufe -"Salid aquí si tienes cojtachado"; niño de pies mirando "Papi, que dice mame que dejes de insultar a las eléctricas que ya está la cena"

En el siguiente artículo de ELECTRICIDAD ‘PARA ZOQUETES’ entenderemos los diferentes términos para medir cuanta agua/energía almacena nuestra presa (batería), explicando los términos Wh, Ah, etc. en nuestra presa. 

14 Comentarios

  1. Genial.
    Siempre me han dicho que esta comparación no se podia hacer, que no era correcta…
    Pues yo la encuentro ideal y cojonud@.
    Muchas gracias. Ya era hora.

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    • Gracias a ti Sergi, la verdad que me tiré media vida en encontrar el ejemplo perfecto -con que entenderlo yo mismo 100% la electricidad-.
      Si queréis que trate “para ZOQUETES” (como yo) conceptos importantes, que sean duros de entender, decírmelo y los incluyo en siguientes artículos.

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      • Pues explicar “para ZOQUETES” la ” Z ” de la impedancia no vendría mal, aunque sea un tema mas de electrónica que eléctrico.

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        • Apuntado queda Ivan.

          Pero ten en cuenta que los ZOQUETES estamos muy bajitos de nivel y antes tenemos que aprender a dominar lo elemental.

          Lo incluiré tras los ohmios, pero habrás que pasar varios artículos.

          No está fuera de lo que se explicará pues, si los lectores apoyan este curso, la idea es, poco a poco, llegar a enseñar a ZOQUETES a fabricar “cacharros” de domótica con ARDUINO que nos abran las cortinas por la mañana y nos tengan listo el café.

          🙂

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          • Yo de abrir la cortina me lo apunto aunque creo que me despertaria antes con el sonido del motor que con la luz

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  2. Buen artículo David!
    A mí también me encanta utilizar símiles con la hidráulica para explicar flujos de energía.

    Lo que comenta Ivan de explicar lo que es la impedancia, puedes empezar comparando la resistencia eléctrica con el factor de fricción de los conductos de agua.

    Utilizar la hidráulica para explicar corriente alterna ya lo veo un poco más rebuscado. A bote pronto, equipararía un condensador a un calderín con aire comprimido en su interior, pero una bobina o autoinducción ya lo veo más raro.
    Quizás lo que más se le parecería sería una turbina conectada a un volante de inercia…x’D).

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    • Gracias Edu.

      (Turbina conectada conectada a un volante de inercia… jajaja
      ¡¡¡Que esto es para ZOQUETES!!!
      XD )

      La C. Continua más adelante…, (ni Tomas Edison llegó a entenderla) nosotros tenemos antes que lograr el DIPLOMA DE ZOQUETE DE 1ª XD )

      Tienes razón, estoy trabajando, que saldrá tras un ejemplo de baterías, empezar con continua. Hacer “juguetitos” divertidos mientras aprendemos resistencias, ohmnios…, luego impedancia (que has dado en el blanco de cómo pensaba explicarlo).

      Menudo nivel-ZOQUETE y en el 1º artículo: Impedancia, autoinducción, volantes de inercia…

      Y los nergizos que no se consideran ZOQUETES ¿Desarrollan en los ratos libres los cohetes para la NASA?
      x’D

      (Como lea un zoquete “de a pie” el nivel que hay va a salir corriendo, jejeje. PARA ELLOS: no os asustéis que iremos despacito, y llegaremos muy lejos, pero pasito a pasito)

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  3. Me alegro mucho de ver este post, ya que hace mucho os sugerí que lo hicierais (aunque quizá usé otro nick). He de reconocer que tendré que tendré que releer varias veces el post para llegar a entenderlo, tal zoquete soy, pero ahora ya se dónde buscar cuando tenga que aclarar mis conceptos.

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    • Gracias a tí,

      Puede que fuera tu comentario que el me hizo escribir este post (llevaba años con la idea de hacerlo pero la “pensada final” vino por un comentario en otro post que si fue el tuyo, gracias por el “empujón”)
      🙂

      Hay otro artículo (sobre baterías) y poco a poco habrá más cosillas en la misma línea.

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  4. Hola…Veo una inconsistencia en la analogía de las presas, y es que según yo dos presas con diferentes niveles de presiones nunca “causaran” el mismo caudal de agua, claro considerando que el ancho de la tuberia a la turbina es igual en ambos casos. Para que ambas produscan el mismo flujo de agua en el mismo tiempo se ocuparia hacer mas grande el ancho de la tuberia de la segunda presa (la de menor nivel)….es decir disminuir su resistencia….no se, que opinan?

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    • Hola Jorge,

      Es cierto lo que comentas, pero no es una inconsistencia, sino lo contrario: ¿Por que crees que la red se distribuye a altísima tensión?, el motivo es que con mucho menos gasto en grosor de cable (ancho de tubería) se transmite más electricidad.

      Lo puedes comprobar, si alguna vez has tenido que usarlos, viendo lo GRUESOS que son los cables que se usan para arrancar un coche conectando 2 baterías de 12V.

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