Opinión | Propuesta para educadores: la visión holística del sistema eléctrico-lumínico | Cecilia Rosales

Texto de análisis

Desde que Edison impulsó la electricidad, desarrollando integralmente la industria homónima, se han producido muchos adelantos para aprovechar la energía de un modo más eficiente. El desarrollo integral que propuso este "adelantado" involucraba desde la tecnología necesaria para su generación, conocida como "usina", donde se producía energía a partir de combustibles o por diferencia de nivel de agua. Involucraba también el desarrollo de conductores y equipamientos constituidos con materiales que ofrecían poca resistencia a la corriente de electrones. Y para cerrar el circuito, desarrollaba de la misma forma el consumo, a partir de satisfacer necesidades tales como el transporte o la iluminación. La generacion de energía no tendría sentido si no existiera una demanda; en esa línea desarrolló la bombilla, para iluminar, y los motores eléctricos que impulsaban el transporte público de pasajeros.

Resumiendo, la energía química liberada al reaccionar un combustible con el oxígeno o, la energía potencial transformada en cinética al bajar rápidamente por una tubería se transforman en energía eléctrica. Sin embargo, esa transformación no es perfecta, ya que se aprovecha solo una porción. La eficiencia de esa transformación se mide a través de un rendimiento. Cuando la corriente generada es alterna, los electrones se agitan. Esta "anarquía electrónica"  provoca otra pérdida, cuyo rendimiento se denomina "factor de potencia". Este efecto se observa porque para transportar una cierta cantidad de energía "útil", se debe disponer de instalaciones de mayor dimensión para albergar también a aquella energía "inútil", "invisible", pero que como las brujas, existe.

Pasemos a otra transformación interesante: de electricidad a energía lumínica, la cual también es posible pero siempre a costa de perder algo. Como vemos, ninguna transformación de energía es perfecta ni totalmente reversible. Este es el concepto de entropía que prometo, si se portan mal, desarrollar en otra entrega. Pero la cosa no termina aquí, como en toda buena saga, como Godzilla, cuando creemos que lo hemos eliminado, ha sembrado ouna ovada de sucesores que nos garantizan nuevas aventuras. La tecnología avanza y se eslabonan desafíos y soluciones, gracias a Dios imperfectas que nos garantizan nuevos retos. Así, el desarrollo de nuevas máquinas y equipos eléctricos provoca nuevos inconvenientes en los sistemas eléctricos, que eran impensados en tiempos de Edison. Por un lado, se pretende mayor eficiencia, se reducen las pérdidas y existe conciencia de la relación entre el uso irracional de la energía y el calentamiento global. Está comprobado que la quema de combustibles fósiles produce energía eléctrica con un rendimiento muy bajo, además de gases que provocan el efecto invernadero. Hoy, ya no es suficiente generar con mayor eficiencia, sino disminuir la demanda. En este aspecto, se desarrollan los equipamientos, para que demanden la mínima energía posible. Se diseñan edificios a partir de diseños constructivos, orientación, aberturas, para que consuman la mínima climatizacióno iluminación, compatible con un nivel de confort. Sin embargo, en el diseño de artefactos de menor consumo, se está utilizando cierta tecnología constituida por componentes electrónicos, que si bien disminuye el consumo de electricidad para igualdad de prestación, introduce otras perturbaciones en la onda eléctrica que generan nuevos inconvenientes.

En definitiva, la electricidad y la iluminación son como el sistema muscular y esquelético, y no pueden ser tratados de forma independiente, porque son naturalmente inseparables. Se debe llegar a una solución óptica donde la mejora en los rendimientos en iluminación no provoque efectos indeseados en la electricidad, y viceversa. Esto en evaluación de proyectos se conoce como "externalidad". Del mismo modo, si una planta industrial toma agua limpia de un río y vierte un efluente contaminado aguas abajo, la fábrica analizada aisladamente no se dañará, pero el sistema en su conjunto se verá perjudicado por la externalidad negativa provocada por el vertido de la fábrica.

Ese delicado equilibrio debe mantener el sistema eléctrico-iluminación y lograr el máximo beneficio social, es decir, aquella situación donde el usuario obtenga el servicio de una calidad garantizada con el menor costo que contemple la inversión, la operación y el mantenimiento de ambos sistemas.

Propuesta didáctica

Actividades para el alumnado

1. Señale cuáles de las siguientes afirmarciones son verdaderas y cuáles falsas teniendo en cuenta lo que se dice en el artículo:

• La energía eléctrica ha evolucionado muy poco desde tiempos de Edison.
• El desarrollo de máquinas y equipos ha venido introduciendo inconvenientes en el sistema eléctrico.
• Una de las consecuencias indeseables de la generación de energía a partir de los combustibles fósiles es la generación de gases que provocan el efecto invernadero.
• El "factor de potencia" es una medida del rendimiento de un circuito eléctrico, que fácilmente alcanza el valor de 100%.
• Por efecto del factor de potencia para transportar cierta cantidad de electricidad "útil" se requieren secciones de cable superiores.

2. Explique la relacion que se plantea, aplicando determinadas tecnologías, entre la optimización de un sistema de iluminación y su efecto en el sistema eléctrico. ¿En qué sentido se dice que existen ciertas perturbaciones que son inadmisibles?

3. Busque más información sobre los "armónicos". ¿Qué son? ¿Qué tipos existen? ¿Qué equipos los producen? ¿Qué artefactos de iluminación los producen? ¿Por qué se producen? ¿Cómo se pueden evitar?

4. Averigüe en qué consiste el factor de potencia y el coseno φ. Señale otras analogías en donde se aplique el concepto de eficiencia. ¿En qué otros sistemas le gustaría que se aplicara?

5. Busque información sobre la normativa que existe en su país en relación con los armónicos. Intente hallar información sobre las normas internacionales al respecto y, en su caso, su penalización.

6. ¿De qué manera pueden contribuir los ciudadanos en el uso racional de la energía? Piense en  iniciativas que se estén realizando, pero también en otras propuestas que le parezcan deseables aunque nadie las plantee.

7. Imagine que alguien lo hubiera invitado a un debate sobre las ventajas de la aplicación del concepto de arquitectura sustentable; frente al uso de compensaciones eléctricas en aquellos edificios mal diseñados y sobre sus posibles consecuencias para la salud, para el consumo de energía, etc.

Usted debe participar en el debate, pero debará defender un punto de vista asignado previamente. Antes de empezar, ha tenido tiempo para preparar algunos argumentos, pero no le han informado exactamente qué posición deberá defender. Por tanto, debe buscar cuatro o cinco argumentos que destaquen las ventajas del diseño sustentable, y cuatro o cinco argumentos que planteen las ventajas de la utilización de equipamientos de compensación eléctrica. Arme una tabla de dos columnas con los argumentos que se le hayan ocurrido.

Sugerencias para el profesorado

De entre las actividades propuestas conviene elegir cuáles se adaptan mejor al grupo y a sus intereses. Antes de proponer la realización de las actividades, se recomienda una lectura atenta del texto.

La actividad 1 está centrada en la comprensión del contenido del texto. Resulta conveniente su corrección previa al desarrollo de los restantes puntos, porque permitirá aclarar posibles dudas sobre él. Una vez aclaradas, se continúa con el desarrollo del resto de la propuesta.

Las actividades 2,3 y 4 se focalizan en algunos conceptos que se exponen en el artículo e intentan motivar análisis exhaustivo por parte de los alumbos, sin embargo se invita a consultar otras fuentes de información, para ampliar o aclarar los conceptos del texto.

Las actividades 5 y 6 pretenden relacionar el tema con la realidad del contexto de un modo descriptivo. El punto 5 invita a buscar la normativa de su país, mientras que el 6 invita a la reflexión sobre el uso racional de la energía.

En la actividad 7 se propone un debate sobre el impacto en el uso racional de la energía, entre las instalaciones correctamente diseñadas y aquellas que por su menor calidad de diseño requieren utilizar correcciones artificiales para sus desequilibrios eléctricos. Se deben considerar las posibles ventajas y los eventuales inconvenientes derivados del contexto en el que se decide. Por eso es aconsejable que el alumno no conozca qué papel va a representar en ese debate, ni lo elija, sino que argumente ambos puntos de vista, recabando información en ambos sentidos, ya que esto le permitirá informarse y desapasionarse en un sentido u otro.

Aunque las actividades propuestas estén redactadas para ser realizadas individualmente, pueden ser desarrolladas en equipo o debatir entre toda la clase, cuidando de que la conclusión no sea la victoria de un planteo sobre el otro. Conviene nombrar un moderador del debate y eventualmente otro equipo que asuma un rol central y registre los argumentos de cada participante.