25 años del FIDE trabajando por la eficiencia energética

A lo largo de sus 25 años, el Fideicomiso para el Ahorro de Energía Eléctrica (FIDE) ha sido capaz de convocar voluntades, conjuntar esfuerzos, concienciar sobre la importancia del ahorro de energía y concertar la participación de los agentes involucrados en el proceso.

Desde su creación en 1990, el FIDE ha tenido por objetivo inducir y promover el empleo racional de la energía eléctrica en la industria, la agricultura y los servicios, incidir en los hábitos de la población, y prestar servicios de asistencia técnica a los consumidores, tendientes al ahorro de energía y que impliquen un beneficio de carácter social o colectivo, en forma paralela y complementaria a la acción de la Comisión Federalde Electricidad (CFE) en materia de ahorro de energía.

Ver también: Ahorro de energía.

Acorde con estos propósitos, el trabajo y campo de acción del Fideicomiso han evolucionado para responder a las necesidades del sector energético. Por ello es posible identificar al menos cinco grandes etapas del desarrollo del FIDE a lo largo de este cuarto de siglo:

1. Proyectos demostrativos y de cultura del ahorro (1990). El FIDE realizó los primeros proyectos demostrativos en eficiencia energética para conocer las áreas de oportunidad y potenciales de ahorro existentes, así como demostrar su factibilidad y conveniencia. Poco tiempo después y haciendo uso de sus recursos patrimoniales, el Fideicomiso comenzó a ofrecer créditos a empresas de los sectores productivos, a tasas blandas y con periodos cortos de recuperación, para implementar proyectos de eficiencia energética y ahorro de energía.


2. Atención al sector doméstico en iluminación (1996). Durante esta etapa se implementaron los primeros programas de sustitución de lámparas incandescentes por fluorescentes compactas autobalastradas (LFCA) para usuarios de instalaciones eléctricas residenciales. Posteriormente, se implementaron programas de mayor escala, entregando cerca de 60 millones de LFCA a usuarios residenciales entre 1996 y 2012. Las acciones iniciadas en esta etapa continúan actualmente con la implementación de la última fase de atención al sector doméstico. Contando los 40 millones de LFCA que se distribuirán en poblaciones rurales, en total se habrán colocado más de 100 millones de focos ahorradores en todo el país, prácticamente eliminando los focos incandescentes y sentando un precedente a nivel mundial.


3. Incentivos para la transformación del mercado (1998). Se introdujeron proyectos de segunda generación con el fin de acelerar la transformación del mercado mediante estímulos económicos para la adquisición de equipos de alta eficiencia. Estos estímulos impulsaron una mayor oferta y demanda de equipos, financiamiento y servicios para el ahorro de energía eléctrica. Uno de los primeros fue el Programa de Motores Eléctricos y Compresores de Alta Eficiencia, realizado con un préstamo del Banco Interamericano de Desarrollo (BID), este programa operó entre 1998 y 2000, e incorporó 211 500 motores eficientes al parque industrial mexicano, una cifra considerable si se toma en cuenta que en aquel entonces menos de 3% de los motores del país eran de alta eficiencia. Asimismo, facilitó la entrada de la norma NOM-016-ENER-2010, donde se establecen los estándares de eficiencia para evitar el regreso de los motores ineficientes al mercado. Gracias a la combinación de estas acciones, 98% de los motores eléctricos comercializados en México son de alta eficiencia


4. Programas multicriterio (2002). Estos programas, que empezaron a atender necesidades energéticas, económicas y medioambientales, requirieron de un esquema de operación basado en un amplio acuerdo de ingeniería financiera en alianza con otros actores. Bajo un innovador mecanismo financiero que consistió en la apertura de una línea para el descuento de títulos de crédito de Nacional Financiera (Nafin) al FIDE, con garantía de la CFE se realizó el primer programa a nivel internacional para la sustitución de refrigeradores ineficientes en el sector doméstico. En sus diferentes etapas, este programa colocó 1.8 millones de refrigeradores eficientes. De la mano de la Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales se desarrolló una infraestructura de Centros de Acopio y Destrucción (CAyD) para la extracción de los gases refrigerantes y disposición final de los equipos retirados, logrando con ello considerables beneficios ambientales. Actualmente opera un programa similar, con la participación de la Secretaría de Energía y de Economía, la CFE y Nafin, dirigido a las micro, pequeñas y medianas empresas, para la modernización de sus equipos.


5. Apoyo a la sustentabilidad energética (2013). La etapa más reciente de ampliación del campo de trabajo del FIDE ha seguido los compromisos nacionales establecidos en la legislación, los cuales determinan la reducción en la generación de energía con combustibles fósiles. Por ello, se ha intensificado la promoción de la generación de energía con recursos renovables y se ha incrementado el financiamiento de proyectos fotovoltaicos y de generación distribuida, en particular de cogeneración y microgeneración, tanto para empresas como para el sector residencial. Una de las mayores contribuciones del FIDE ha consistido en superar el escepticismo de los usuarios sobre la viabilidad y conveniencia del ahorro de energía eléctrica, logro que puede constatarse en los resultados obtenidos hasta el momento:

TWh: Terawatts hora.

tCO2e: Toneladas de bióxido de carbono evitadas

MW: Megawatts

MDP: Millones de pesos

James Clerk Maxwell y la teoría electromagnética de la luz

"Una época científica terminó y otra empezó con James Clerk Maxwell", dijo Albert Einstein. Heindrich Hertz le llamaba "Maestro Maxwell". Como muchos otros científicos, pensaban que el escocés era un genio. Pero también es uno de los más desconocidos científicos famosos.

Eso a pesar de que su pionero trabajo sobre la naturaleza de la luz cruzó fronteras del conocimiento que hicieron posibles tecnologías de las que dependemos en la actualidad en nuestras instalaciones eléctricas residenciales, desde teléfonos celulares y wifi hasta escáneres y hornos microondas, sin olvidar la radio y la televisión, unos pocos.

Además, su fascinación por el color resultó en la creación de la primera foto a color de la historia.

Primera fotografía a color de la historia, obtenida por Maxwell, una cinta de tartán escocés .

Pero, ¿quién era y por qué es tan admirado por sus iguales?

James Clerck Maxwell nació en Edimburgo en 1831, en el seno de una familia escocesa de la clase media, hijo único de un abogado de Edimburgo. Tras la temprana muerte de su madre a causa de un cáncer abdominal (la misma dolencia que pondría fin a su vida), recibió la educación básica en la Edimburg Academy, bajo la tutela de su tía Jane Cay.

Desde pequeño era tan curioso que su tía decía que "era humillante que un niño te preguntara tantas cosas que uno no podía responder".

Con tan sólo dieciséis años ingresó en la Universidad de Edimburgo, y en 1850 pasó a la Universidad de Cambridge, donde deslumbró a todos con su extraordinaria capacidad para resolver problemas relacionados con la física. Cuatro años más tarde se graduó en esta universidad, pero el deterioro de la salud de su padre le obligó a regresar a Escocia y renunciar a una plaza en el prestigioso Trinity College de Cambridge.

James C. Maxwell a los 23 años.

En 1856, poco después de la muerte de su padre, fue nombrado profesor de filosofía natural en el Marischal College de Aberdeen. Dos años más tarde se casó con Katherine Mary Dewar, hija del director del Marischal College. En 1860, tras abandonar la recién instituida Universidad de Aberdeen, obtuvo el puesto de profesor de filosofía natural en el King's College de Londres.

En esta época inició la etapa más fructífera de su carrera, e ingresó en la Royal Society (1861). En 1871 fue nombrado director del Cavendish Laboratory. Publicó dos artículos, clásicos dentro del estudio del electromagnetismo, y desarrolló una destacable labor tanto teórica como experimental en termodinámica; las relaciones de igualdad entre las distintas derivadas parciales de las funciones termodinámicas, denominadas relaciones de Maxwell, están presentes de ordinario en cualquier libro de texto de la especialidad.

Sin embargo, son sus aportaciones al campo del electromagnetismo las que lo sitúan entre los grandes científicos de la historia.

En 1865, basado en las teorías de Michael Faraday, Maxwell propuso la teoría electromagnética de la luz: "todo emisor luminoso produce un campo magnético oscilante perpendicular a otro eléctrico también oscilante, siendo la dirección de propagación perpendicular a ambos".

El magnetismo y la electricidad eran en ese entonces grandes desconocidos, y Faraday estaba haciendo todos los experimentos posibles para explorarlos. Había desarrollado aplicaciones prácticas como el dínamo y el motor, y logró entender detalladamente ambos fenómenos, aportando mucho a la manera en la que los concebimos. Enfocó la atención no tanto en el imán sino en el espacio que lo rodea. Dijo que no era sólo un pedazo de hierro, sino algo más complejo: es el centro de un sistema de invisibles tentáculos curvos que se extienden para atraer o rechazar otros imanes o metales. A ese sistema lo llamó 'campo'. Pero Faraday no pudo ir más lejos. Como era autodidacta había llegado al límite de sus capacidades: sencillamente, no contaba con los conocimientos académicos necesarios. Faraday dio un paso gigante para hacer por la electricidad y el magnetismo lo que Newton había hecho por la gravedad. Lo que faltaba era matemáticas. Faraday hizo contacto con Maxwell por correspondencia y estaba muy contento por haber encontrado a un matemático tan extraordinario; Maxwell aceptó el reto de demostrar matematicamente que la electricidad y el magnetismo estaban conectados, y que los dos juntos (electromagnetismo) podían crear diferentes tipos de ondas que iban a la misma velocidad, la velocidad de la luz.

Ver también: Cristiaan Huygens y la teoría ondulatoria de la luz.

Reveló también que la luz que los humanos podíamos detectar (la que llamamos "visible") era sólo una parte de la gama de ondas electromagnéticas, que incluyen ondas de radio, microondas, rayos X, rayos Gamma.

Pasó mucho tiempo antes de que los otros científicos aceptar que era una buena idea. Era demasiado radical.

Tomó casi 15 años antes de que alguien pudiera mostrar que ese concepto matemático era algo físico que se podía medir y producir en un laboratorio. El científico Heinrich Hertz produjo ondas de radio, tal como Maxwell predijo, las midió y confirmó que iban a la velocidad de la luz. Pero, aunque se complació por haber probado que Maxwell estaba en lo cierto, cuando le preguntaron cuáles eran las ramificaciones, respondió que ninguna.

No obstante, abrió el camino para que un científico realmente brillante, Einstein, tomara las ideas de Maxwell y las desarrollara hasta llegar a su teoría de la relatividad.

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Introducción al método del lumen para calcular la iluminación de un cuarto

Cuando se quiere calcular el número de luminarias que necesita efectivamente un espacio, se emplea un método de cálculo llamado método del lumen. Este método se utiliza en los casos que queremos conseguir una iluminación general difusa.

Ver también:  5 formas de iluminación de interiores.

No vamos a explicar este método a detalle, eso será objeto de siguientes entradas; sin embargo vamos a mencionar que un foco ahorrador de 15 w produce un flujo luminoso de 835 lúmenes, y un foco ahorrador de 25 w produce un flujo luminoso de 1750 lúmenes.

Si necesitamos iluminar una habitación estándar de 4 x 3 m (12 m²), y 2.40 m de altura, tomando en cuenta el método del lumen, necesitaríamos 5 focos ahorradores de 15 w, o 3 focos ahorradores de 25 w.

En conclusión podemos afirmar que para espacios con una altura de 2.40 m, se requiere:

• 1 foco de 15 w por cada 2.5 m² o
• 1 foco de 25 w por cada 4 m²

En el siguiente croquis en planta se puede apreciar una posible distribución de los focos ahorradores de 15 w.

Hace varios años existía la costumbre de iluminar un cuarto con un solo foco de 60 o 100 w. Pero esa costumbre, aunque generalizada, no significa que fuera correcta.

Actualmente deberíamos hacerlos la pregunta: ¿Están nuestros hogares correctamente iluminados?

Podemos apreciar la importancia de una buena iluminación para conseguir unas condiciones visuales adecuadas. Se ha mostrado la posibilidad de conseguir con unos simples cálculos cierta comodidad visual, prevenir posteriores molestias en los ojos, y realizar mejores instalaciones electricas residenciales.

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Temperatura de color

Para escoger las lámparas que usamos en las instalaciones eléctricas residenciales ayuda tomar en cuenta la Temperatura de Color.

La temperatura de color es una medida que se especifica en las lámparas y se refiere a la apariencia o tonalidad de la luz que emite la fuente luminosa. La forma en que vemos cierto ambiente depende de la tonalidad de la luz de la lámpara y es crucial para establecer una atmósfera de confort o frescura.

Aunque se mide en Kelvin, no estamos hablando de la temperatura que produce esta luz. Se refiere más bien al color que adquiere un cuerpo negro metálico calentado a una cierta temperatura medida en Kelvin. A medida que la temperatura aumenta, el color del cuerpo negro pasa al rojo, al anaranjado, al amarillo y al azul; por lo tanto, el matiz rojizo de una bombilla doméstica corresponde a una temperatura de color más baja que al azul de un día despejado.

Las fuentes de luz que percibimos rojizas o amarillentas tienen una temperatura de color debajo de los 3400 K y se denominan “luz cálida”, se usan en lugares donde se requiere un ambiente de hospitalidad y confort, por ejemplo, tiendas de ropa, hogar, restaurantes, etc.

Ver también: 5 formas de iluminación en interiores

Fuentes de luz con temperatura de color de 3500 K se consideran neutras y comúnmente son usadas en lugares de trabajo, incluyendo oficinas, salas de conferencias, bibliotecas, escuelas.

Las fuentes de luz que percibimos blancas y brillantes o azuladas tienen una temperatura de color arriba de los 3600 K y la luz se denomina “luz fría”; se usa en aplicaciones industriales, oficinas, hospitales, etc.

La llamada “luz de día” es la que imita a la luz del sol que entra por una ventana. Corresponde a unos 5000 K y se usa en joyerías, imprentas, consultorios, hospitales.

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5 formas de iluminación en interiores

Las posibles formas de iluminación que podemos utilizar para iluminar interiores en las instalaciones eléctricas residenciales son:

1. Iluminación directa: Cuando el 90% del flujo luminoso emitido, alcanza directamente el plano de trabajo. Las fuentes de luz usualmente son reflectores, y se usa cuando las necesidades de iluminación son mayores o iguales a 500 luxes.
   
2. Iluminación semidirecta: El 70% del flujo luminoso emitido alcanza directamente el plano de trabajo. Se suele utilizan para espacio con necesidades de iluminación entre los 200 y los 500 luxes.
   
3. Iluminación general difusa: El tipo, la altura y la distribución de la luminaria se hace con fin de obtener una iluminación uniforme de toda la zona a iluminar. Se suelen emplear lámparas fluorescentes y la mejor distribución consiste en filas simétricas. La ventaja de esta iluminación es que los puestos de trabajo se pueden cambiar cuando y donde se desee pero, por lo contrario, no podemos conseguir unos lugares más iluminados que otros. Es el más utilizado, al presentar las mejores condiciones de iluminación y dar un aspecto sereno y armonioso. Para espacios con necesidades de iluminación entre los 200 y los 75 luxes.
   
4. Iluminación semiindirecta: El 30% del flujo luminoso emitido alcanza directamente el plano de trabajo. Se suele utilizan para espacio con necesidades de iluminación entre los 75 y los 35 luxes.
   
5. Iluminación indirecta: Tan sólo el 10% del flujo luminoso emitido alcanza directamente el plano del trabajo. La iluminación es menor a los 35 luxes.
   

Ver también: iluminación eléctrica.

En la siguiente gráfica vemos un resumen de las diferentes formas de iluminación que podemos utilizar asi como el flujo luminoso de cada una de ellas:

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9 tips para ahorrar energía eléctrica

Ahorrar energía eléctrica no significa vivir en la oscuridad, sino moderar su consumo. A continuación, te presentamos 9 tips para fomentar el ahorro de energía eléctrica en el hogar o en nuestro lugar de trabajo.

1. Apagar la luz eléctrica cuando ésta no sea requerida.
2. Apagar las máquinas de escribir, sumadoras, cafeteras, sacapuntas eléctricos y monitores cuando no se estén empleando.
3. Desenchufar los cargadores de baterías cuando no sean utilizados, por ejemplo los de los teléfonos celulares.
4. Abrir las persianas y cortinas durante el día para permitir la entrada de la luz natural, y mantener limpias las ventanas.
5. Pintar las paredes de colores claros, ya que reflejan la luz.
6. Instalar lámparas en esquinas y zonas despejadas para aprovechar el máximo de luz.
7. Al salir de oficinas, sanitarios, etc. apagar la luz.
8. Disminuir el uso de la fotocopiadora.
9. Sustituir los focos incandescentes por lámparas ahorradoras o de LED.

Ver también: Ahorro de energía en casa.

Los habitos de consumo orientados hacia el ahorro de energía ayudan a mejorar nuestra economía, a evitar el impacto negativo sobre el medio ambiente, y permiten un mayor tiempo de vida útil de nuestras instalaciones eléctricas residenciales, comerciales e industriales.

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Fenómenos electrostáticos

Si se frota un peine en el pelo y se acerca a pequeños pedazos de papel, son atraidos por el primero. Decimos que el peine se electrizó, o se cargó eléctricamente. Este fenómeno lo descubrió Tales de Mileto al frotar ámbar (que en griego se dice elektron). Esta sustancia, al igual que el peine, atraía pequeños objetos.

Ver también: Un poco de Historia.

En el siglo XVII, William Gilbert descubrió que al ser frotados otros materiales se comportaban con el ámbar y a esta propiedad la llamó electricidad.

En 1747, Benjamín Franklin propuso que a la electricidad que adquiría el vidro al ser frotado se le llamase positiva y a la de la resina negativa, pero considerando que la electricidad en realidad era la misma: un cuerpo tenía exceso o deficiencia de electrones. Como las cargas eléctricasa no se mueven de los cuerpos, fenómenos como el del peine y los trocitos de papel fueron llamados electrostáticos.

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Evolución de los medidores de energía eléctrica.

Hace 120 años se inició la lectura del consumo de energía eléctrica, medienta Watthorímetros electromecánicos. Hoy día en los hogares mexicanos aun se utilizan medidores de este tipo, que han sido paulatinamente desplazados por medidores electrónicos digitales, más precisos y de fácil lectura. Pero... ¿cuáles son las diferencias entre ambos tipos de medidores?

El Watthorímetro es un equipo que se emplea para medir la energía consumida por los clientes de las empresas suministradoras de energía eléctrica (en México, CFE)

Los Watthorímetros se pueden clasificar según sus características:

• Tecnológicas: Electromecánicos y Electrónicos


• Funcionales: Monofásicos y Trifásicos


• Energéticas:  De Energía Activa en kiloWatts-hora (kWh) y de Energía Reactiva en kiloVoltAmper-hora (kVArh)

El Watthorímetro electromecánico registra e integra la energía eléctrica basando su funcionamiento en el llamado principio motor de Ferraris. El Watthorímetro electromecánico de inducción fue patentado por Elihu Thomson en 1889 y es la base de los medidores electromecánicos que se han instalado desde hace 120 años.

Sus principales partes son:

• Electroimán formado por la bobina de potencia y la bobina de corriente.


• Rotor (disco).


• Sistema de frenado (imán).


• Registro.


• Marco.


• Base.


• Cubierta.

El Watthorímetro de estado sólido o medidor electrónico, es la evolución moderna del medidor de elemento motor. En estos medidores la corriente, la tensión y el ángulo de fase, actúan sobre sensores que a su vez están conectados a un circuito electrónico de estado sólido para producir por medio de un software pulsos de salida cuya frecuencia es proporcional a las Watt-horas consumidas, entre otros parámetros, ho hay movimiento de elementos (disco giratorio) ni bobinas de corriente ni potencial que lo impulsen, esto hace que se reduzcan las pérdidas de las bobinas y se elimine la fricción del disco y del registro.

Dentro de los medidores digitales, se encuentran los de Autogestión, que tienen como característica principal que pueden ser recargados en Prepago mediante una tarjeta inteligente de dos vías, también pueden trabajar en modalidad de Postpago o sólo energía, se requiere configurarlos a través del puerto óptico o de la tarjeta inteligente de acuerdo a los requerimientos de CFE y la regulación vigente.

Estos Watthorímetros tienen una memoria de almacenamiento de eventos en el medidor, por ejemplo fallas de energía, alto o bajo voltaje y desconexión e inversión del medidor (en todos los casos registra la fecha y hora en que ocurren). El circuito electrónico del medidor se encarga también de controlar el dispositivo de conexión y desconexión del flujo de energía eléctrica al usuario.

Ver también: El problema del consumo de energía.

El medidor digital ha ido desplazando al electromecánico debido principalmente a que la tecnología aplicada brinda mayor certeza en la medición del consumo energético y a las funciones adicionales que permiten a CFE y a los usuarios una mejor administración y ahorro de energía eléctrica,
Su tarjeta electrónica incluye un microprocesador, un módulo de medición, una unidad de interrupción, circuitos sensores de tensión y de corriente, reloj, memoria de almacenamiento, dispositivos antifraude, y sistemas de comunicación por tarjeta sin contacto y por puerto óptico.

Los medidores monofásicos F12H de energía activa son los que actualmente se instalan en preparaciones monofásicas domésticas. Estos medidores son electrónicos y tienen una forma 1S, o sea, de tipo socket. Tienen características parecidas en funcionamiento a su antecesor: el medidor electromecánico F121.

Las partes más importantes del medidor son:

1. Base con tarjeta electrónica.


2. Cubierta principal del medidor.


3. Elementos indicadores (lámparas tipo LED y display LCD)


4. Memoria para almacenar eventos.


5. Relevador de desconexión y reconexión.


6. Placa de identificación de datos y esquema de conexión.

Este tipo de medidor es capaz de almacenar al menos 30 eventos al mes, indicando fecha y hora de ocurrencia. Los eventos pueden ser interrupciones por: falta de saldo, a voluntad del cliente, falta de suministro eléctrico, superar la demanda contratada, fecha de corte programado y falta de pago, por alta y baja tensión con umbrales programables, entre los incidentes que registra también está el reporte por falla del medidor, eventos de recarga de saldo, monto de recargas en kWh e inversiones.

Cuenta con sistema que realiza una auto-prueba de las funciones primarias del mismo y tiene una alarma que Indica, en caso necesario, la falla del módulo dañado.

El medidor electrónico monofásico F12H de autogestión se programa por medio de una tarjeta inteligente sin contacto. En el software se crean plantillas de configuración personalizadas indicando las características que se requieran para cada usuario en particular, pudiendo actualizar los datos por medio de la misma tarjeta en la próxima recarga.

Debe permitir su operación tanto en modalidad de prepago, postpago, telegestión o sólo energía. En Prepago lleva la contabilidad de un saldo en kWh y actúa sin necesidad de órdenes externas en base a la cantidad disponible de dicho saldo y en caso de no haber saldo efectúa la desconexión del servicio, mismo que se puede reconectar al poner saldo en la tarjeta.

Con estos dispositivos, los usuarios se convierten en un agente de administración importante, ya que con ellos pueden mejorar sus hábitos de consumo y evitar el desperdicio de energía operando en cualquiera de sus dos modalidades:

1. Prepago, Integra una tarjeta que se puede recargar desde 30 pesos en los puntos de venta establecidos por la CFE. El medidor emite una luz verde (LED) que parpadea cuando está funcionando correctamente; cuando esta luz verde es fija y la pantalla parpadea, avisa al usuario que el saldo está por agotarse y recargando evita que se quede sin luz. 5e puede comprar energía cuantas veces se quiera, y para cargarlo al dispositivo sólo se tiene que colocar la tarjeta sobre el medidor durante unos segundos hasta que aparezca la pantalla "Buscar saldo".


2. Postpago o pago programado, en esta modalidad el usuario elige el día que quiere realizar el pago mensual (puede ser los días 5, 10, 15, 20 o 25 del mes). Una vez que llega esa fecha, se tienen 10 días para emitir el pago, o de lo contrario el medidor suspenderá el servicio.

En ambos casos, la reconexión es sin costo, en Postpago sólo tiene que liquidar su saldo, en Prepago recargar saldo en la tarjeta y colocarla nuevamente sobre el medidor unos segundos para restablecer el servicio.

En los últimos años, se han instalado un gran número de medidores digitales de autogestión y por otra parte enjunio de 2014, la Comisión Federal de Electricidad anunció una licitación para adquirir medidores electrónicos digitales con tecnología AMI (Advanced Metering Infrastructure), cuya principal ventaja para CFE es la telemedición así como la conexión y desconexión del servicio en forma remota de usuarios DAC (Domésticos de Alto Consumo) y de usuarios con altas pérdidas por usos ilícitos.

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Organización del átomo

La material está formada por átomos. Un átomo es un conjunto de partículas eléctricamente neutro, en el que se distingue el núcleo central y la región periférica.

Considerado como esfera, tiene un radio entre 1 y 2 angstroms, es decir, entre 0.1 y 0.2 namómetros.

El núcleo contiene varias partículas subatómicas entre las que sobresalen los protones y los neutrones. Ambos constituyen los nucleones. El protón tiene carga eléctrica positiva. El neutrón no tiene carga. La masa del protón es 1.6×10⁻²⁷ kg, igual a la del neutrón. La masa total del átomo es la suma de protones y neutrones.

El número de protones se conoce como número atómico, y es utilizado para clasificar los distintos átomos.

Ver también: La materia tiene carga eléctrica.

La periferia está compuesta por los electrones con carga eléctrica negativa y que giran al rededor del núcleo en órbitas. La masa total del electrón es de 9.1×10⁻³¹ kg. Como el átomo es eléctricamente neutro, debe haber en la periferia tantos electrones como protones tiene el núcleo.

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5 hipótesis sobre la estructura de la materia

El hombre en su afán de conocer el mundo, ha elaborado a lo largo de la historia numerosas hipótesis sobre la estructura de la materia que en síntesis son las siguientes:

1. Demócrito afirmába que la materia toda está formada por diminutas partículas que no podemos ver. Dichas partículas no pueden reducirse más y se llaman átomos (del griego: indivisible).
   
2. Aristóteles decía que las miles de cosas existentes en la tierra deben ser combinaciones de ciertos elementos básicos: aire, fuego, tierra y agua. Cada elemento cuenta con dos propiedades. Así por ejemplo el agua es fría y húmeda, el fuego es seco y caliente, etc.
   
3. Los alquimistas, en los siglos siguientes, se esforzaron por descubrir una combinación de elementos que produjese oro.
   
4. John Dalton en 1808 declaró que "con los conocimientos de química que poseemos no podemos transformar en oro otros elementos, porque el oro es uno de los elementos básicos y los átomos propios de cada elemento son distintos de los átomos de los demás elementos".
   
5. Niels Bohr en 1913 expuso la teoría: "un átomo es como un sistema solar en miniatura, en el que los electrones (planetas) giran al rededor de un núcleo (sol).
   

Ver también: La materia tiene carga eléctrica.

Actualmente sabemos que la materia está compuesta de átomos de diferentes clases, los cuales tienen una estructura algo más compleja que un sistema solar, sin embargo, para explicar de forma sencilla cómo se comporta la electricidad en nuestras instalaciones electricas residenciales, se aceptan las ideas de Bohr.

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4 aportaciones de Augustin Fresnel a la teoría ondulatoria de la luz

Augustin-Jean Fresnel (10 de mayo de 1788 – 14 de julio de 1827) fue un físico francés que contribuyó significativamente a la teoría de óptica ondulatoria. Estudió el comportamiento de la luz tanto teórica como experimentalmente.

Ver también: El experimento de Thomas Young

En 1820, tomando como base los trabajos de Christiaan Huygens y los experimentos de Thomas Young, estableció los siguientes puntos:

1. Toda fuente luminosa está compuesta de partículas osciladoras que efectuan vibraciones periódicas amortiguadas. Cada partícula osciladora tiene su frecuencia (color). Ya que los períodos y las fases son independientes, las vibraciones son incoherentes.
2. La transmisión de energía de la fuente luminosa se efectúa por ondas transversales en un medio llamado éter.
3. En el vacío, la velocidad de propagación de la luz es de 300,000,000 m/s, medida comprobada experimentalmente por Focault.
4. El órgano receptor es el ojo, cuya gama visible va de 0.4 micrometros a 0.8 micrometros en longitud de onda.

Sus trabajos en óptica recibieron durante su vida poco reconocimiento público, y algunos de sus trabajos no fueron publicados por la Académie des Sciences hasta mucho después de su muerte. Pero, como escribió a Young en 1824, "todos los cumplidos recibidos de Arago, Laplace y Biot nunca le dieron tanto placer como el descubrimiento de la verdad teórica o la confirmación de un cálculo por un experimento”.

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Energía eléctrica y desarrollo sustentable

La energía eléctrica se puede relacionar con la sustentabilidad de varias formas y una de ellas es aumentar la eficiencia energética en el uso de la electricidad. El concepto apunta a plantear preocupaciones en nuestra sociedad global, tales como resolver la forma de conservar e incrementar la disponibilidad de energía de forma que se reduzcan los peligrosos gases de invernadero.

Ver tambien: ¿Qué es el desarrollo sustentable?

Los productos eléctricos fabricados con conceptos de energía eléctrica sustentable usan menos energía que los fabricados con estándares tradicionales. El factor clave responsable de mejorar la eficiencia energética es el uso de cobre en más cantidades de las que se usan en productos eléctricos estándar. Ello se debe a que el cobre tiene extraordinarias propiedades de conducción eléctrica que aumentan los niveles de eficiencia energética de los productos eléctricos.

La energía eléctrica sustentable ofrece al mercado oportunidades para alcanzar beneficios financieros, medioambientales y relacionados con la salud. Estas ventajas pueden ser concretadas a lo largo de toda la cadena de los sistemas, desde la generación eléctrica hasta la transmisión, distribución y el uso final de la energía. Los productos que son energéticamente eficientes producen importantes impactos positivos durante su vida útil.

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Control de Iluminación

Controlar la electricidad ha sido una de los temas más importantes para el sector eléctrico desde que los primeros generadores comenzaron a proveer energía eléctrica.

Sabemos que la energía eléctrica puede transformarse en otros tipos de energía útiles al hombre, por ejemplo las energías mecánica, calórica, y lumínica, entre otras. Esta última es la más representativa ya que podemos percibirla con la vista. Si bien el control va de la mano con la generación y comparten prácticamente el mismo punto de inicio, esto ha ido cambiando y evolucionando durante varias décadas. Desde la rudimentaria palanca de cuchilla -que es la predecesora de los interruptores de cuchillas con fusibles- hasta los nuevos interruptores electrónicos que funcionan a través de dispositivos móviles inteligentes, la evolución no se ha detenido.

El interruptor mecánico de pared fue el primer control que un usuario pudo manipular para encender y apagar una lámpara, dejando atrás los viejos quinqués que iluminaban las oscuras calles mediante la quema de petróleo.

El interruptor fue inventado por Alessandro Volta después de haber creado su batería eléctrica para interrumpir la energía que ésta proporcionaba.

Ver también: 188 años del fallecimiento de Alessandro Volta

Luego de los descubrimientos de Tesla y Edison, muchos han sido los dedicados a la fabricación de estos controles y en algunos casos los apellidos que heredaron a sus compañías hoy son sinónimo de calidad, liderazgo y evolución constante.

A partir de estos primeros pasos, los dispositivos de control han crecido en número y han sido orientados no solamente a cumplir con la función de encender y apagar sino también a la generación de ambientes, utilizando iluminación artificial y natural.

Ya sea con entornos físicos de control inalámbrico o virtuales, combinados con dispositivos inteligentes, el control ha incrementado la eficiencia de las instalaciones eléctricas residenciales, y sigue fascinando y sorprendiendo a la humanidad.

La importancia del control es simple: encender y apagar de forma automática no sólo la iluminación, sino también el aire acondicionado, aparatos de riego, entre muchos otros sistemas. Además de que genera la confianza de que no hay desperdicios de energía, o al menos se reducen, brinda el confort que antes no se tenía. En el desarrollo de los sistemas de control, los protocolos de comunicación han venido ganando terreno frente a los sistemas cableados. Hace un par de años, era común tener una instalación que se podía manipular a distancia para encender o apagar luces o pequeños motores, incluso distribuir música en toda una residencia, pero esto implicaba una gran cantidad de cableado y preparaciones no planeadas en la instalación de canalizaciones. El tener sistemas cableados aumentaba considerablemente el costo de la mano de obra y la instalación misma.

Hablando de edificios comerciales o de oficinas, por ejemplo, las líneas de comunicación dependían de un par de cables que cuando fallaban era todo un reto poner en operación nuevamente. En la actualidad con la telefonía IP puedes configurar en otra salida el mismo número sólo con acceder al software de administración y haciendo algunos ajustes.

Lo mismo ha pasado con los sistemas de control, ya que su comunicación es tan diversa que en algunos casos no usa conductores para comunicarse entre ellos. Uno de los sistemas más populares que no implicaban cableados era el PLC, que contrario a lo que algunos piensan no son las siglas de control lógico programable sino de Power Line Comunications (Comunicación por Línea de Alimentación).

De esta tecnología se puede ahondar mucho: fue pionera en la comunicación sin cableado adicional y, como su nombre lo indica, es capaz de enviar información de control mediante el cableado de energía eléctrica para la operación de equipos. En otras palabras, la tecnología PLC aprovecha la red eléctrica para convertirla en una línea de comunicación e -incluso- permitir, entre otras cosas, el acceso a Internet mediante banda ancha.

Típicamente, los dispositivos para control del hogar funcionan mediante la modulación de una onda portadora cuya frecuencia oscila entre los 20 y 200 kHz, inyectada en el cableado doméstico de energía eléctrica desde el transmisor. Esta onda portadora es modulada por señales digitales. Cada receptor del sistema de control tiene una dirección única y es gobernado individualmente por las señales enviadas por el transmisor. Estos dispositivos pueden ser conectados en los contactos eléctricos convencionales, o cableados en forma permanente en su lugar de conexión. Ya que la señal portadora puede propagarse en los hogares o apartamentos vecinos al mismo sistema de distribución, se cuenta con una dirección -como el IP de una computadora- para designar el propietario; también pueden usarse dispositivos que limitan la salida de la señal evitando que puedan ocasionar interferencia con otros electrodomésticos.

De las marcas pioneras sobre estas tecnologías encontramos a Pico Electronics que nombró a su sistema X10, sin embargo para aplicaciones de tipo comercial quedan cortas, ya que por operación propia alcanzaban sólo a controlar 256 dispositivos, esto entre otros problemas de comunicación como por ejemplo ruidos eléctricos, malas conexiones y fugas de corriente, que las hacen poco confiables y de operación inestable para los usuarios.

Actualmente, varias empresas están retomando esta tecnología como UPB (Universal Powerline Bus) resolviendo los problemas de comunicación en base a dos factores: señal más alta y baja frecuencia.

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La técnica en la vida cotidiana

¿Qué entendemos por técnica?

La técnica surge de nuestro deseo de crear objetos para satisfacer nuestras necesidades. Es el procedimiento o conjunto de procedimientos o acciones que se ejecutan en pasos sucesivos con el fin deobtener un resultado determinado o realizar una tarea determinada, como fabricar bienes o proveer servicios. En la técnica suelen intervenir máquinas y herramientas.

¿Qué actividades de las que realizas todos los días necesitan de alguna técnica? ¿De qué nos sirve seguir una técnica?

La técnica nos rodea en todos los aspectos de nuestra vida y muchas de las actividades que realizamos integran diferentes técnicas: electrica, electrónica, hidráulica, cibernética, automotriz, etc.

El hogar es el primer lugar donde se manifiesta la presencia de la técnica: instalaciones eléctricas residenciales, aparatos eléctricos, agua potable, drenaje, utensilios y muebles que proporcionan comodidad.

Ver también: Electricidad para todo

En nuestra vida cotidiana ejecutamos mucha técnicas para satisfacer una necesidad: en la cocina, al preparar los alimentos; en la casa, al hacer una reparación o mejora; por las mañanas, al levantarnos y apagar el despertador, prender el calentador y tomar una ducha, prepar un café y ver las noticias por la televisión; cuando salimos de casa y tomamos el autobus, etc. Todas estas actividades forman parte de una técnica (eléctrica, electrónica, hidráulica, cibernética, automotriz, etc.).

Los objetos que utilizan electricidad para su funcionamiento se dividen en tres grandes grupos:

1. Eléctricos: transforman la electricidad en otros tipos de energía, principalmente lumínica y calorífica.
2. Electromecánicos: utilizan un motor eléctrico para realizar cierto trabajo (convierten energía eléctrica en mecánica)
3. Digitales: contienen un microprocesador que utiliza la energía eléctrica para realizar tareas complejas que implican la interacción lógica con el usuario.

El microprocesador es un dispositivo electrónico que utiliza millones de transistores para convertir señales electrónicas en instrucciones lógicas. Se le conoce también como microchip, y está integrado a todos los productos digitales como computadoras, teléfonos celulares y reproductores de música, entre otros.

Empecemos por ahondar un poco en qué es la electricidad.

Electricidad es el nombre que damos a la energía que proviene de una de las partículas más pequeñas de la Naturaleza: el electrón, una de las partículas del átomo. Es tan pequeña que si el átomo fuera del tamaño del Estadio Azteca, el electrón sería una mota de polvo en cualquier lugar de la cancha.

Sin embargo, miles de millones de éstas partículas en movimiento hacen funcionar todas las computadoras del mundo, los medios de comunicación, la industria y el comercio. El electrón es una partícula minúscula, pero sobre ella se sientan las bases de nuestra civilización.

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