SS organización nacionalsocialista alemana

El invento de la SS

SS, siglas de Schutz-Staffel (‘escuadras de protección’), organización nacionalsocialista alemana encargada, desde 1925, del servicio de seguridad y, además, desde 1941, de los programas de ejecuciones masivas que pusieron en marcha la denominada ‘solución final’, que dejó de existir poco antes de la derrota final de la Alemania nazi, en 1945.

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LA CREACIÓN DE LAS SS

Las SS fueron fundadas por Julius Schreck en abril de 1925 como una guardia personal de Adolf Hitler. Joseph Berchtold, el sucesor de Schreck, amplió el sistema de seguridad de las SS a todo el Partido Nacionalsocialista Alemán del Trabajo durante 1926. En 1927, Berchtold fue reemplazado por Erhard Heiden como reichsführer SS (máximo dirigente nacional de las SS), quien dejó su puesto en 1929 a Heinrich Himmler. Éste organizó en 1932 una unidad de inteligencia, la SD (Sicherheitsdienst RFSS, Servicio de Seguridad de las SS), y entregó su mando a Reinhard Heydrich.

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EL HOLOCAUSTO

Cuando los nazis llegaron al poder en enero de 1933, las SS contaban con 50.000 miembros, entre los que se encontraban los componentes de una nueva unidad de seguridad, la Leibstandarte-SS Adolf Hitler, y el personal del campo de concentración de Dachau, el primero de los veinte que más tarde se crearon. En abril de 1934, las SS se hicieron cargo de todas las organizaciones policiales alemanas, así como de la Gestapo (Geheime Staatspolizei, policía secreta); en el mes de julio, tras haber asesinado a Ernst Röhm, el principal dirigente de las SA (durante la llamada Noche de los cuchillos largos), se les concedió total independencia respecto de las demás instituciones estatales y del partido, y recibieron sus propias unidades militares, las VT (Verfügungstruppe). En 1936, los guardias de los campos de concentración pasaron a formar los TV (Totenkopfverbände, escuadrones de inteligencia) y la Lebensborn (‘Primavera de la vida’) puso en práctica el plan de Himmler para la creación de una ‘raza superior’ mediante técnicas de reproducción selectiva y adopciones forzosas.

Las SD empezaron a organizar la deportación de judíos en enero de 1939. Las SS colaboraron con el dirigente nacionalista eslovaco Jozef Tiso para derrocar al gobierno de Checoslovaquia en el mes de marzo, inmediatamente antes de que los alemanes invadieran los Sudetes. En mayo, sus tropas se reestructuraron en las Waffen-SS, y en septiembre, los miembros de las SD, vestidos con uniformes de soldados polacos, pretendieron hacer creer que tropas de esta nación invadían el territorio alemán, proporcionando así un pretexto para iniciar la invasión de Polonia. Otras unidades de las SS se encargaron de asesinar a nobles, sacerdotes y miembros destacados de la vida política y cultural polaca e internaron en guetos a 2,3 millones de judíos de esa nacionalidad. Asimismo, el oficial de las SS Christian Wirth preparó la ejecución de 100.000 personas, a las que se atribuía incapacidad mental o física en 1939. En esos momentos, las SS contaban con 258.000 hombres, la mayoría de los cuales pertenecía a la RSHA (Reichssicherheitshauptamt, Oficina Central de Seguridad del Estado), un organismo secreto dirigido por Heydrich, con autoridad sobre todos los dominios del partido con excepción de sus miembros.

En octubre de 1939, ya iniciada la II Guerra Mundial, la SS RuSHA (Rass- und Siedlungshauptamt, Oficina Central para la Raza y Repoblación) comenzó la deportación de aproximadamente un millón de polacos, a los que reemplazó por población de habla alemana procedente de los Países Bálticos y de Europa oriental. En mayo de 1940, Himmler, que había enviado a Hitler un memorial en el que solicitaba la deportación de los judíos, el sometimiento a la esclavitud de los pueblos eslavos, y la reubicación de los alemanes en Europa oriental, fue nombrado Reichskommissar für die Festigung Deutschen Volkstums (comisionado del Estado para el fortalecimiento de la ‘raza’ o RKF), y en enero de 1941 las SS se arrogaron el derecho a ejecutar a los ‘enemigos del Estado’ sin previo juicio. Entre marzo y julio de 1941, Hitler puso en marcha la ‘solución final de la cuestión judía en Europa’ —cuya consecuencia fue el denominado Holocausto—, es decir, el genocidio de 6 millones de personas a quienes se consideró judíos en virtud de las leyes nazis de Nuremberg de 1935.

Desde junio de 1941, cuando las tropas alemanas iniciaron la invasión de la Unión Soviética, hasta diciembre de ese año, las SS Einsatzgruppen (destacamentos especiales) asesinaron a unos 300.000 judíos soviéticos; otras unidades de las SS, en las que se encontraban reclutas de Ucrania y de los Países Bálticos, eliminaron a otros 200.000 judíos, y el Ejército ejecutó al menos a 19.000. Hacia 1943, las SS habían asesinado a 400.000 judíos más en el territorio soviético. Después de la Conferencia de Wannsee, organizada por Adolf Eichmann en enero de 1942, Wirth puso en funcionamiento campos de exterminio en Kulmhof (Chelmno), Belzec, Sobibor, Treblinka, Lublin-Majdanek y Auschwitz-Birkenau, en los que murieron al menos 3 millones de judíos. Las SS y otras unidades nazis también ejecutaron a miles de eslavos, activistas de izquierdas, homosexuales y gitanos.

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EL FINAL DEL NAZISMO

Este cuerpo continuó ampliando su esfera de poder sobre otros sectores claves de la economía y la sociedad alemanas. En abril de 1942, la SS WHVA (Wirtschafts-und Verwaltungshauptamt, Oficina Central para la Economía y la Administración), creada en 1940, tomó el control de las Waffen-SS, de los campos de concentración y de los 165 campos de trabajo en los que unos 600.000 prisioneros trabajaban para la empresa de las SS, la Ostindustrie GmbH, así como para numerosas compañías —gracias a acuerdos secretos— que producían material de construcción, armas, tejidos, objetos de piel y artículos de alimentación. Ernst Kaltenbrunner pasó a ser el jefe de la RSHA en 1942, al ser asesinado Heydrich por la resistencia checa. Las SS alcanzaron el punto culminante de su poder cuando Himmler fue nombrado ministro del Interior en agosto de 1943. Durante 1944, mientras las 40 divisiones de las Waffen-SS, compuestas por 910.000 soldados, participaban en las derrotas del Ejército alemán, los dirigentes nazis luchaban entre ellos por la sucesión. Hitler, informado de que Himmler había intentado negociar con los países aliados contra las potencias del Eje, abolió las SS y le expulsó del partido. El 30 de abril de 1945, el Führer se suicidó.

Armada Invencible

Armada Invencible

Armada Invencible, escuadra española formada por Felipe II para la invasión de Inglaterra. La reina británica Isabel I mantuvo siempre una postura contraria a España y de apoyo a los focos conflictivos que surgían en Europa. En 1585, la reina, que había favorecido a los rebeldes de los Países Bajos, firmó con ellos un tratado en el que se comprometía a prestarles ayuda militar a cambio de la presencia de sus tropas en Brill y Flesinga. En ese mismo año el corso se recrudeció y, en mayo, Felipe II ordenó la captura de todas las naves inglesas ancladas en puertos españoles. En septiembre, Francis Drake inició una campaña de ataque sistemático a las colonias del área del Caribe, poniendo en entredicho el sistema defensivo español en el Atlántico.

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CREACIÓN DE LA ARMADA

Conflictos durante el reinado de Felipe II

El reinado de Felipe II (1556-1598) estuvo marcado por una serie de claves de carácter global, pero con unos referentes concretos ineludibles. Por un lado, el enfrentamiento con el Imperio otomano en el mar Mediterráneo, al cual pueden ser adscritos, de forma general, los ataques piráticos lanzados sobre las costas hispánicas desde el norte de África, así como el episodio local de la sublevación de los moriscos de Las Alpujarras (1568-1571). El punto álgido de este frente se alcanzó en 1571 con la batalla de Lepanto. Por otra parte, el enfrentamiento con Inglaterra, con el dominio del océano Atlántico como trasfondo subyacente, cuyo hito crucial se produjo en 1588 con la fracasada acción de la Armada Invencible. Con anterioridad, en 1566, había surgido otro foco que terminaría por convertirse en escenario de conflicto permanente para el Rey Prudente: los Países Bajos, rebelados contra la Corona por cuestiones políticas (búsqueda de la independencia), económicas (la zona era un eje básico del comercio de la época) y religiosas (abrazo del calvinismo frente al catolicismo que representaba la Monarquía Hispánica). Los principales enemigos de Felipe II fueron pues, musulmanes y protestantes (anglicanos ingleses y calvinistas flamencos), un reflejo, no casual, del papel de máximo defensor del catolicismo en que el soberano se erigió. En el plano teológico, este aspecto tuvo su máxima expresión en el Concilio de Trento.

Para entonces el rey de España había recibido ya la propuesta de Álvaro de Bazán, primer marqués de Santa Cruz, de preparar una expedición naval contra Inglaterra, que solventase, a la vez, el problema del control del océano y la revuelta de los Países Bajos. Había consultado también a Alejandro Farnesio, que se había mostrado, aunque cauto, de acuerdo con el proyecto.

En los meses siguientes, la idea de la invasión de la isla tomó cuerpo. Santa Cruz y Farnesio enviaron al monarca sus planes respectivos para la campaña, que resaltaban, sobre todo el del segundo, la necesidad de una gran armada que neutralizara el poder de la inglesa y asegurara el traslado de los tercios de Flandes a Inglaterra. La falta de un puerto con calado suficiente para que atracaran los galeones inclinó a Felipe II hacía la posibilidad de que éstos realizaran la travesía del canal de la Mancha en barcazas, escoltados por la escuadra.

En la década de 1580 los ingresos de la Corona procedentes de las Indias fueron ingentes; estos recursos, junto con los que provenían de la Iglesia y de la fiscalidad castellana, hicieron posible la construcción de algunas embarcaciones y el avituallamiento de una poderosa flota.

Farnesio había fijado la fecha de la invasión para octubre de 1586, pero entonces, los 130 buques y los cerca de 30.000 hombres que compusieron 'La Invencible' no estaban listos, a pesar de que los astilleros aceleraron su actividad y se hicieron toda clase de esfuerzos, económicos y políticos para activar el aprovisionamiento. La ejecución de María Estuardo, en febrero de 1587, precipitó el plan de invasión.

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DERROTA

Derrota de la Armada Invencible

La Armada Invencible es el nombre que recibió una flota española de guerra creada para invadir Inglaterra en 1588. Los ingleses derrotaron a la Armada gracias a ocho pequeñas naves incendiadas que navegaron entre las españolas cuando éstas estaban ancladas frente a las costas francesas cercanas a Calais. Los españoles se vieron obligados a cortar los cables, perdieron las anclas y se sumieron en el caos. Cuando los ingleses atacaron, obtuvieron una victoria decisiva y las naves españolas tuvieron que huir hacia el norte, rodeando el cabo de Escocia.

La Gran Armada debía haber sido mandada por Santa Cruz, un ilustre marino, cuya carrera se había consolidado desde Lepanto hasta el combate de las Azores; pero murió y fue sustituido por Alonso Pérez de Guzmán, séptimo duque de Medinasidonia, capitán general de Andalucía y experto administrador en temas militares y navales, pero sin conocimiento alguno del mar y mucho menos de la guerra naval. El 20 de mayo de 1588 la Armada Invencible salió de Lisboa, bordeando con dificultades la costa hasta La Coruña, donde se pertrechó de agua y alimentos. Hasta el 21 de julio no abandonó este puerto, para entrar, una semana después, en el canal de la Mancha.

El primer enfrentamiento serio con los ingleses ocurrió a la altura de Calais. Poco más tarde, frente a Gravelinas, la flota británica dispersó a las naves españolas. Los vientos impulsaron hacia el Norte a los restos de la escuadra, que, ante la imposibilidad de volver al Canal y acudir al encuentro de Farnesio, optó por un largo y duro regreso rodeando las islas Británicas. Nuevas tormentas, a la altura de Irlanda, remataron el desastre. Aún así algo más del 50% de las embarcaciones (67) logró llegar al puerto de Santander.

La derrota de la Invencible se debió a una serie de factores. Indudablemente, Felipe II calculó mal las posibilidades de invasión de Inglaterra y el apoyo de los católicos ingleses; hubo además una falta de coordinación con la infantería flamenca pero, en lo fundamental, se trató de dos conceptos diferentes de guerra naval. España optó por enviar poderosos galeones equipados con artillería pesada de corto alcance, con la intención de dañar la capacidad marinera de los barcos ingleses y abrir la posibilidad de abordaje. Inglaterra apostó por artillería de largo alcance, con lo que sus buques pudieron mantenerse a distancia de los españoles; su mayor movilidad les permitió huir del enfrentamiento.

España no tuvo pérdidas materiales importantes. En pocos años reconstruyó su potencia naval. Las consecuencias políticas y psicológicas fueron más amplias: la Europa protestante consideró, desde entonces, que el poder español había sido doblegado.

Efecto fotoeléctrico

Efecto fotoeléctrico

Célula fotoeléctrica

Una célula fotoeléctrica se compone, en esencia, de un ánodo y un cátodo recubierto de un material fotosensible. La luz que incide sobre el cátodo libera electrones que son atraídos hacia el ánodo originando un flujo de corriente proporcional a la intensidad de la radiación.

Efecto fotoeléctrico, formación y liberación de partículas eléctricamente cargadas que se produce en la materia cuando es irradiada con luz u otra radiación electromagnética. El término efecto fotoeléctrico designa varios tipos de interacciones similares. En el efecto fotoeléctrico externo se liberan electrones en la superficie de un conductor metálico al absorber energía de la luz que incide sobre dicha superficie. Este efecto se emplea en la célula fotoeléctrica, donde los electrones liberados por un polo de la célula, el fotocátodo, se mueven hacia el otro polo, el ánodo, bajo la influencia de un campo eléctrico.

El estudio del efecto fotoeléctrico externo desempeñó un papel importante en el desarrollo de la física moderna. Una serie de experimentos iniciados en 1887 demostró que el efecto fotoeléctrico externo tenía determinadas características que no podían explicarse por las teorías de aquella época, que consideraban que la luz y todas las demás clases de radiación electromagnética se comportaban como ondas. Por ejemplo, a medida que la luz que incide sobre un metal se hace más intensa, la teoría ondulatoria de la luz sugiere que en el metal se liberarán electrones con una energía cada vez mayor. Sin embargo, los experimentos mostraron que la máxima energía posible de los electrones emitidos sólo depende de la frecuencia de la luz incidente, y no de su intensidad.

En 1905, para tratar de explicar el mecanismo del efecto fotoeléctrico externo, Albert Einstein sugirió que podría considerarse que la luz se comporta en determinados casos como una partícula, y que la energía de cada partícula luminosa, o fotón, sólo depende de la frecuencia de la luz. Para explicar el efecto fotoeléctrico externo, Einstein consideró la luz como un conjunto de 'proyectiles' que chocan contra el metal. Cuando un electrón libre del metal es golpeado por un fotón, absorbe la energía del mismo. Si el fotón tiene la suficiente energía, el electrón es expulsado del metal. La teoría de Einstein explicaba muchas características del efecto fotoeléctrico externo, como por ejemplo el hecho de que la energía máxima de los electrones expulsados sea independiente de la intensidad de la luz. Según la teoría de Einstein, esta energía máxima sólo depende de la energía del fotón que lo expulsa, que a su vez sólo depende de la frecuencia de la luz. La teoría de Einstein se verificó por experimentos posteriores. Su explicación del efecto fotoeléctrico, con la demostración de que la radiación electromagnética puede comportarse en algunos casos como un conjunto de partículas, contribuyó al desarrollo de la teoría cuántica.

El término efecto fotoeléctrico también puede referirse a otros tres procesos: la fotoionización, la fotoconducción y el efecto fotovoltaico. La fotoionización es la ionización de un gas por la luz u otra radiación electromagnética. Para ello, los fotones tienen que poseer la suficiente energía para separar uno o más electrones externos de los átomos de gas. En la fotoconducción, los electrones de materiales cristalinos absorben energía de los fotones y llegan así a la gama de niveles de energía en la que pueden desplazarse libremente y conducir electricidad. En el efecto fotovoltaico, los fotones crean pares electrón-hueco en materiales semiconductores (véase Semiconductor). En un transistor, este efecto provoca la creación de un potencial eléctrico en la unión entre dos semiconductores diferentes.

Efecto Compton

Efecto Compton

Arthur Holly Compton

El físico estadounidense Arthur Holly Compton fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1927 por su descubrimiento del efecto físico que lleva su nombre. El efecto Compton permitió confirmar que la radiación electromagnética tiene propiedades tanto de onda como de partícula.

Efecto Compton, difusión de fotones debida a las interacciones entre la radiación electromagnética y la materia. Este efecto fue descubierto por el físico estadounidense Arthur Holly Compton en 1922, durante su estudio de la difusión de los rayos X por el grafito. Como reconocimiento a sus trabajos, Compton recibió el Premio Nobel en 1927.

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DESCRIPCIÓN

En el efecto Compton, un fotón de rayos X o rayos gamma, de longitud de onda λ, colisiona con un electrón libre de la materia provocando la emisión de un electrón llamado “de retroceso” y de un fotón de longitud de onda λ′, superior a la longitud de onda λ. El fotón difundido pasa a propagarse en una dirección que forma un ángulo φ con la dirección de propagación del fotón inicial. Al ser la longitud de onda λ′ superior a la longitud de onda λ, la energía del fotón difundido es inferior a la del fotón incidente.

Se cumple la relación λ′-λ = λ_c(1-cos φ), donde λ_c es igual a la constante de Planck dividida por la masa del electrón y la velocidad de la luz. Su valor numérico es de 0,2426 nanómetros.

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CONSECUENCIAS Y APLICACIONES

El efecto Compton, que no se podía explicar mediante la teoría ondulatoria clásica de la radiación electromagnética, constituyó en la época de su descubrimiento una prueba experimental de la existencia de los fotones. Intuitivamente, el fenómeno puede compararse con la trayectoria de una bola de billar que golpea a otra bola inmóvil. El efecto conlleva una disminución de energía (aumento de la longitud de onda) y un ensanchamiento de la radiación (que corresponde a la distribución de los ángulos de salida). También provoca una agitación anómala de los electrones de la materia atravesada.

El efecto Compton permite medir la intensidad de los rayos gamma, lo que resulta de gran utilidad en física de partículas. Otra consecuencia práctica del efecto Compton, esta vez negativa, es que provoca en las radiografías un ensombrecimiento de la imagen debido a la degradación de los rayos X y a la emisión de electrones parásitos.

Tubo de rayos catódicos

Tubo de rayos catódicos

Tubos de rayos catódicos

En la ilustración puede verse (arriba) el tubo de rayos catódicos construido por el físico alemán Ferdinand Braun en 1897; tiene una fuente de electrones a la izquierda y dos placas metálicas empleadas para desviar el haz de electrones. El primer tubo de televisión en color (abajo) fue construido en 1953. Cuenta con tres fuentes de haces de electrones, una para cada color: azul, verde y rojo.

Tubo de rayos catódicos, tubo electrónico o contenedor de vidrio al vacío, que en un extremo tiene un cátodo o electrodo negativo y un dispositivo de cañón (o disparador) de electrones que proyecta un haz de electrones contra una pantalla luminiscente situada en el extremo opuesto del tubo. Cada vez que los electrones golpean la pantalla, aparece una mancha brillante de luz. Los tubos de rayos catódicos se utilizan como tubos de imagen en los receptores de televisión y como pantallas de presentación visual en equipos de radar, instalaciones informáticas y osciloscopios.

Los electrones son emitidos por un cátodo de caldeo indirecto situado en el cañón de electrones. Una serie de rejillas de potencial positivo con respecto al cátodo aceleran los electrones a medida que éstos pasan a través de ellas. A continuación, los electrones atraviesan una serie de ánodos en forma de rosquilla que dirigen la corriente de electrones para que golpeen sobre la pantalla luminiscente como finas punzadas. Entre el cañón de electrones y la pantalla existen dos conjuntos de placas deflectoras eléctricas, o bien dos conjuntos de bobinas deflectoras magnéticas. Las placas deflectoras eléctricas se utilizan en los tubos catódicos pequeños, mientras que las bobinas deflectoras magnéticas se emplean en los tubos catódicos grandes, ya que en éstos se requiere una deflexión amplia, por ejemplo en los tubos de televisión.

En los tubos catódicos que contienen placas deflectoras eléctricas, un par horizontal de placas controla el movimiento del haz de electrones hacia arriba y hacia abajo, mientras que un par vertical controla el movimiento del haz de izquierda a derecha. En cada par de placas, una de ellas tiene una carga de electricidad negativa y la otra una carga positiva. Si las cargas son de idéntico valor, el haz golpeará el centro de la pantalla luminiscente. Si las cargas no son iguales, el haz de electrones será desviado. El grado de deflexión dependerá de la tensión aplicada a las placas. A medida que varíe la señal aplicada a las placas horizontales, variará la mancha de luz sobre la superficie del tubo, que se moverá hacia arriba o hacia abajo, según los cambios de tensión. Si varía la tensión de las placas verticales, el haz de electrones se moverá horizontalmente en la superficie del tubo.

Las bobinas deflectoras magnéticas funcionan de manera similar, con la diferencia de que el haz de electrones es desviado por las variaciones en la potencia de los campos magnéticos que atraviesa.

Rayos catódicos

Rayos catódicos

Tubo de Crookes

El químico y físico británico sir William Crookes construyó en la década de 1870 el llamado tubo de Crookes, antecesor del tubo de imágenes de la moderna televisión, para investigar las propiedades de los rayos catódicos. Al hacer el vacío en el tubo y aplicarle una tensión alta, uno de los extremos del tubo se pone incandescente debido a los rayos catódicos que golpean contra el cristal. Crookes colocó dentro de este dispositivo pequeños objetos, y descubrió que proyectaban sombras en el resplandor del extremo del tubo. De ahí pudo inferir que los rayos catódicos, que hoy se sabe que son electrones, viajan en línea recta.

Rayos catódicos, electrones de alta velocidad emitidos por el electrodo negativo de un tubo de vacío al ser atravesado por una corriente eléctrica. Los rayos catódicos se generaron por primera vez utilizando el tubo de Crookes, invento del físico británico William Crookes. En 1895, mientras trabajaba en investigación, el físico alemán Wilhelm Roentgen descubrió casualmente que los rayos catódicos que golpeaban una placa metálica generaban rayos X. Los rayos catódicos pueden ser desviados y enfocados por campos magnéticos o eléctricos. Estas propiedades se utilizan en el microscopio electrónico, en el osciloscopio de rayos catódicos y en el tubo de imagen de los receptores de televisión.

Los aislantes

Aislante

Aislante, cualquier material que conduce mal el calor o la electricidad y que se emplea para suprimir su flujo.

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AISLANTES ELÉCTRICOS

El aislante perfecto para las aplicaciones eléctricas sería un material absolutamente no conductor, pero ese material no existe. Los materiales empleados como aislantes siempre conducen algo la electricidad, pero presentan una resistencia al paso de corriente eléctrica hasta 2,5 × 1024 veces mayor que la de los buenos conductores eléctricos como la plata o el cobre. Estos materiales conductores tienen un gran número de electrones libres (electrones no estrechamente ligados a los núcleos) que pueden transportar la corriente; los buenos aislantes apenas poseen estos electrones. Algunos materiales, como el silicio o el germanio, que tienen un número limitado de electrones libres, se comportan como semiconductores, y son la materia básica de los transistores.

En los circuitos eléctricos normales suelen usarse plásticos como revestimiento aislante para los cables. Los cables muy finos, como los empleados en las bobinas (por ejemplo, en un transformador), pueden aislarse con una capa delgada de barniz. El aislamiento interno de los equipos eléctricos puede efectuarse con mica o mediante fibras de vidrio con un aglutinador plástico. En los equipos electrónicos y transformadores se emplea en ocasiones un papel especial para aplicaciones eléctricas. Las líneas de alta tensión se aíslan con vidrio, porcelana u otro material cerámico.

La elección del material aislante suele venir determinada por la aplicación. El polietileno y poliestireno se emplean en instalaciones de alta frecuencia, y el mylar se emplea en condensadores eléctricos. También hay que seleccionar los aislantes según la temperatura máxima que deban resistir. El teflón se emplea para temperaturas altas, entre 175 y 230 ºC. Las condiciones mecánicas o químicas adversas pueden exigir otros materiales. El nylon tiene una excelente resistencia a la abrasión, y el neopreno, la goma de silicona, los poliésteres de epoxy y los poliuretanos pueden proteger contra los productos químicos y la humedad.

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AISLANTES TÉRMICOS

Aislante

Aislamiento térmico

El aislante instalado en este edificio está lleno de minúsculas burbujas de aire que impiden el paso de calor. Una capa exterior metálica que refleja la radiación electromagnética, aísla aún más el edificio.

Los materiales de aislamiento térmico se emplean para reducir el flujo de calor entre zonas calientes y frías. Por ejemplo, el revestimiento que se coloca frecuentemente alrededor de las tuberías de vapor o de agua caliente reduce las pérdidas de calor, y el aislamiento de las paredes de una nevera o refrigerador reduce el flujo de calor hacia el aparato y permite que se mantenga frío.

El aislamiento térmico puede cumplir una o más de estas tres funciones: reducir la conducción térmica en el material, que corresponde a la transferencia de calor mediante electrones; reducir las corrientes de convección térmica que pueden establecerse en espacios llenos de aire o de líquido, y reducir la transferencia de calor por radiación, que corresponde al transporte de energía térmica por ondas electromagnéticas. La conducción y la convección no tienen lugar en el vacío, donde el único método de transferir calor es la radiación. Si se emplean superficies de alta reflectividad, también se puede reducir la radiación. Por ejemplo, puede emplearse papel de aluminio en las paredes de los edificios. Igualmente, el uso de metal reflectante en los tejados reduce el calentamiento por el sol. Los termos o frascos Dewar (véase Criogenia) impiden el paso de calor al tener dos paredes separadas por un vacío y recubiertas por una capa reflectante de plata o aluminio. Véase también Transferencia de calor.

El aire presenta unas 15.000 veces más resistencia al flujo de calor que un buen conductor térmico como la plata, y unas 30 veces más que el vidrio. Por eso, los materiales aislantes típicos suelen fabricarse con materiales no metálicos y están llenos de pequeños espacios de aire. Algunos de estos materiales son el carbonato de magnesio, el corcho, el fieltro, la guata, la fibra mineral o de vidrio y la arena de diatomeas. El amianto se empleó mucho como aislante en el pasado, pero se ha comprobado que es peligroso para la salud y ha sido prohibido en los edificios de nueva construcción de muchos países.

En los materiales de construcción, los espacios de aire proporcionan un aislamiento adicional; así ocurre en los ladrillos de vidrio huecos, las ventanas con doble vidrio (formadas por dos o tres paneles de vidrio con una pequeña cámara de aire entre los mismos) y las tejas de hormigón (concreto) parcialmente huecas. Las propiedades aislantes empeoran si el espacio de aire es suficientemente grande para permitir la convección térmica, o si penetra humedad en ellas, ya que las partículas de agua actúan como conductores. Por ejemplo, la propiedad aislante de la ropa seca es el resultado del aire atrapado entre las fibras; esta capacidad aislante puede reducirse significativamente con la humedad.

Los costes de calefacción y aire acondicionado en las viviendas pueden reducirse con un buen aislamiento del edificio. En los climas fríos se recomiendan unos 8 cm de aislamiento en las paredes y entre 15 y 20 cm de aislamiento en el techo.

Recientemente se han desarrollado los llamados superaislantes, sobre todo para su empleo en el espacio, donde se necesita protección frente a unas temperaturas externas cercanas al cero absoluto. Los tejidos superaislantes están formados por capas múltiples de mylar aluminizado, cada una de unos 0,005 cm de espesor, separadas por pequeños espaciadores, de forma que haya entre 20 y 40 capas por centímetro.

Generación y transporte de electricidad

Generación y transporte de electricidad

Red de energía eléctrica

En una central hidroeléctrica, el agua que cae de una presa hace girar turbinas que impulsan generadores eléctricos. La electricidad se transporta a una estación de transmisión, donde un transformador convierte la corriente de baja tensión en una corriente de alta tensión. La electricidad se transporta por cables de alta tensión a las estaciones de distribución, donde se reduce la tensión mediante transformadores hasta niveles adecuados para los usuarios. Las líneas primarias pueden transmitir electricidad con tensiones de hasta 500.000 voltios o más. Las líneas secundarias que van a las viviendas tienen tensiones de 220 o 110 voltios.

Generación y transporte de electricidad, conjunto de instalaciones que se utilizan para transformar otros tipos de energía en electricidad y transportarla hasta los lugares donde se consume. La generación y transporte de energía en forma de electricidad tiene importantes ventajas económicas debido al coste por unidad generada. Las instalaciones eléctricas también permiten utilizar la energía hidroeléctrica a mucha distancia del lugar donde se genera. Estas instalaciones suelen utilizar corriente alterna, ya que es fácil reducir o elevar el voltaje con transformadores. De esta manera, cada parte del sistema puede funcionar con el voltaje apropiado. Las instalaciones eléctricas tienen seis elementos principales: la central eléctrica, los transformadores, que elevan el voltaje de la energía eléctrica generada a las altas tensiones utilizadas en las líneas de transporte, las líneas de transporte, las subestaciones donde la señal baja su voltaje para adecuarse a las líneas de distribución, las líneas de distribución y los transformadores que bajan el voltaje al valor utilizado por los consumidores.

En una instalación normal, los generadores de la central eléctrica suministran voltajes de 26.000 voltios; voltajes superiores no son adecuados por las dificultades que presenta su aislamiento y por el riesgo de cortocircuitos y sus consecuencias. Este voltaje se eleva mediante transformadores a tensiones entre 138.000 y 765.000 voltios para la línea de transporte primaria (cuanto más alta es la tensión en la línea, menor es la corriente y menores son las pérdidas, ya que éstas son proporcionales al cuadrado de la intensidad de corriente). En la subestación, el voltaje se transforma en tensiones entre 69.000 y 138.000 voltios para que sea posible transferir la electricidad al sistema de distribución. La tensión se baja de nuevo con transformadores en cada punto de distribución. La industria pesada suele trabajar a 33.000 voltios (33 kilovoltios), y los trenes eléctricos requieren de 15 a 25 kilovoltios. Para su suministro a los consumidores se baja más la tensión: la industria suele trabajar a tensiones entre 380 y 415 voltios, y las viviendas reciben entre 220 y 240 voltios en algunos países y entre 110 y 125 en otros.

Clavijas del mundo

Una vez que la electricidad llega a los puntos de consumo se puede acceder a ella estableciendo una conexión con la red a través de clavijas (como las que se muestran en la ilustración), que se introducen en los enchufes (tomas de corriente). Existen diversos tipos de clavijas. Las del tipo A se llaman tipo americano y se utilizan en el continente americano y en Asia. Las tres del tipo B se conocen como tipo británico y se emplean en Inglaterra, Asia y África. Las del tipo C y SE se usan en algunas zonas de Europa y Asia, y en áreas de Sudamérica y Centroamérica. Las del tipo O, llamadas tipo Oceanía, se utilizan en Australia y en los países del Pacífico Sur.

El desarrollo actual de los rectificadores de estado sólido para alta tensión hace posible una conversión económica de alta tensión de corriente alterna a alta tensión de corriente continua para la distribución de electricidad (véase Rectificación). Esto evita las pérdidas inductivas y capacitivas que se producen en la transmisión de corriente alterna (véase más abajo).

La estación central de una instalación eléctrica consta de una máquina motriz, como una turbina de combustión, que mueve un generador eléctrico. La mayor parte de la energía eléctrica del mundo se genera en centrales térmicas alimentadas con carbón, aceite, energía nuclear o gas; una pequeña parte se genera en centrales hidroeléctricas, diesel o provistas de otros sistemas de combustión interna.

Esquema de una central térmica

Esquema de una central térmica clásica. El carbón, el fuel o el gas son los combustibles que alimentan este tipo de centrales eléctricas. La energía eléctrica producida llega a los centros de consumo a través de las líneas de transporte.

Las líneas de conducción se pueden diferenciar según su función secundaria en líneas de transporte (altos voltajes) y líneas de distribución (bajos voltajes). Las primeras se identifican a primera vista por el tamaño de las torres o apoyos, la distancia entre conductores, las largas series de platillos de que constan los aisladores y la existencia de una línea superior de cable más fino que es la línea de tierra. Las líneas de distribución, también denominadas terciarias, son las últimas existentes antes de llegar la electricidad al usuario, y reciben aquella denominación por tratarse de las que distribuyen la electricidad al último eslabón de la cadena.

Las líneas de conducción de alta tensión suelen estar formadas por cables de cobre, aluminio o acero recubierto de aluminio o cobre. Estos cables están suspendidos de postes o pilones, altas torres de acero, mediante una sucesión de aislantes de porcelana. Gracias a la utilización de cables de acero recubierto y altas torres, la distancia entre éstas puede ser mayor, lo que reduce el coste del tendido de las líneas de conducción; las más modernas, con tendido en línea recta, se construyen con menos de cuatro torres por kilómetro. En algunas zonas, las líneas de alta tensión se cuelgan de postes de madera; para las líneas de distribución, a menor tensión, suelen ser postes de madera, más adecuados que las torres de acero. En las ciudades y otras áreas donde los cables aéreos son peligrosos se utilizan cables aislados subterráneos. Algunos cables tienen el centro hueco para que circule aceite a baja presión. El aceite proporciona una protección temporal contra el agua, que podría producir fugas en el cable. Se utilizan con frecuencia tubos rellenos con muchos cables y aceite a alta presión (unas 15 atmósferas) para la transmisión de tensiones de hasta 345 kilovoltios.

Cualquier sistema de distribución de electricidad requiere una serie de equipos suplementarios para proteger los generadores, transformadores y las propias líneas de conducción. Suelen incluir dispositivos diseñados para regular la tensión que se proporciona a los usuarios y corregir el factor de potencia del sistema (véase más abajo).

Los cortacircuitos se utilizan para proteger todos los elementos de la instalación contra cortocircuitos y sobrecargas y para realizar las operaciones de conmutación ordinarias. Estos cortacircuitos son grandes interruptores que se activan de modo automático cuando ocurre un cortocircuito o cuando una circunstancia anómala produce una subida repentina de la corriente. En el momento en el que este dispositivo interrumpe la corriente se forma un arco eléctrico entre sus terminales. Para evitar este arco, los grandes cortacircuitos, como los utilizados para proteger los generadores y las secciones de las líneas de conducción primarias, están sumergidos en un líquido aislante, por lo general aceite. También se utilizan campos magnéticos para romper el arco. En tiendas, fábricas y viviendas se utilizan pequeños cortacircuitos diferenciales. Los aparatos eléctricos también incorporan unos cortacircuitos llamados fusibles, consistentes en un alambre de una aleación de bajo punto de fusión; el fusible se introduce en el circuito y se funde si la corriente aumenta por encima de un valor predeterminado.

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FALLOS DEL SISTEMA

Panel de control eléctrico

Un operario vigila el panel de control principal de una compañía eléctrica. Las pantallas muestran las conexiones y rutas de distribución. Desde aquí pueden detectarse rápidamente problemas en el suministro eléctrico.

En muchas zonas del mundo las instalaciones locales o nacionales están conectadas formando una red. Esta red de conexiones permite que la electricidad generada en un área se comparta con otras zonas. Cada empresa aumenta su capacidad de reserva y comparte el riesgo de apagones.

Estas redes son enormes y complejos sistemas compuestos y operados por grupos diversos. Representan una ventaja económica pero aumentan el riesgo de un apagón generalizado, ya que si un pequeño cortocircuito se produce en una zona, por sobrecarga en las zonas cercanas se puede transmitir en cadena a todo el país. Muchos hospitales, edificios públicos, centros comerciales y otras instalaciones que dependen de la energía eléctrica tienen sus propios generadores para eliminar el riesgo de apagones.

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REGULACIÓN DEL VOLTAJE

Las largas líneas de conducción presentan inductancia, capacitancia y resistencia al paso de la corriente eléctrica (véase Circuito eléctrico). El efecto de la inductancia y de la capacitancia de la línea es la variación de la tensión si varía la corriente, por lo que la tensión suministrada varía con la carga acoplada. Se utilizan muchos tipos de dispositivos para regular esta variación no deseada. La regulación de la tensión se consigue con reguladores de la inducción y motores síncronos de tres fases, también llamados condensadores síncronos. Ambos varían los valores eficaces de la inductancia y la capacitancia en el circuito de transmisión. Ya que la inductancia y la capacitancia tienden a anularse entre sí, cuando la carga del circuito tiene mayor reactancia inductiva que capacitiva (lo que suele ocurrir en las grandes instalaciones) la potencia suministrada para una tensión y corriente determinadas es menor que si las dos son iguales. La relación entre esas dos cantidades de potencia se llama factor de potencia. Como las pérdidas en las líneas de conducción son proporcionales a la intensidad de corriente, se aumenta la capacitancia para que el factor de potencia tenga un valor lo más cercano posible a 1. Por esta razón se suelen instalar grandes condensadores en los sistemas de transmisión de electricidad.

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PRODUCCIÓN MUNDIAL DE ENERGÍA ELÉCTRICA

Durante el periodo comprendido entre 1959 y 1990, la producción y consumo anual de electricidad aumentó de poco más de 1 billón de kWh a más de 11,5 billones. También tuvo lugar un cambio en el tipo de generación de energía. En 1950 las dos terceras partes de la energía eléctrica se generaban en centrales térmicas y un tercio en centrales hidroeléctricas. En 1990 las centrales térmicas seguían produciendo alrededor del 60% de la electricidad, pero la producción de las centrales hidroeléctricas descendió hasta poco más del 20% y la energía nuclear generaba el 15% de la producción mundial. Sin embargo, el crecimiento de la energía nuclear descendió en algunos países debido a consideraciones de seguridad. En Estados Unidos las centrales nucleares generaron el 20% de la electricidad en 1990, mientras que en Francia, líder mundial del uso de energía atómica, las centrales nucleares proporcionan el 75% de su producción eléctrica.

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IMPACTO AMBIENTAL DE LAS LÍNEAS DE CONDUCCIÓN

Como toda actividad humana, la generación y transporte de energía eléctrica produce una serie de impactos ambientales. Los impactos producidos en el proceso de generación son altamente específicos de la fuente de energía utilizada: hidráulica, nuclear, térmica… Sin embargo, las líneas de transporte producen unos tipos definidos de impacto, con independencia del origen de la energía eléctrica transportada. Así, cabe destacar el impacto producido sobre la fauna, y en concreto las aves, que sufren electrocución al posarse en los apoyos de los postes, especialmente los de distribución, ya que en estos los conductores están más juntos entre sí y respecto de la estructura de apoyo, y las cadenas de aisladores son más cortas, lo que provoca que sea relativamente fácil que un ave posada en el poste toque un conductor y se produzca la electrocución. En el caso de las líneas de transporte, los accidentes por electrocución son raros, afectando sólo a grandes aves que pueden tocar a un tiempo dos conductores o un conductor y el apoyo. La clase de accidente más común en este tipo de líneas es la colisión con los cables, sobre todo con el de tierra, más fino y situado por encima del resto. El mayor riesgo para la vegetación en una línea en servicio es el de incendio por caída de un cable en caso de accidente, como la caída de un rayo. En cualquier caso, las compañías eléctricas son cada vez más sensibles a estos problemas, por lo que están actuando en zonas especialmente afectadas y considerando estos riesgos en líneas de nueva construcción.