Energía hidroeléctrica en Costa Rica, voltaje, corriente y Ley de Ohm

Cuando una tormenta tumba la luz en la casa de la abuela, todos corren a buscar la vela y el fósforo. Cuando la luz regresa, nadie pregunta de dónde viene. Pero viene de lejos, y en Costa Rica, en buena parte, viene del agua que baja de las montañas.

Primero, el camino del agua al bombillo. Después, cómo se miden y se calculan las cosas que pasan dentro de un cable.

Del agua a la luz del bombillo#

Una planta hidroeléctrica aprovecha la energía del agua que cae. El Instituto Costarricense de Electricidad (ICE) tiene varias en el país, como Arenal, Cachí, Angostura y Reventazón. Cada una es distinta, pero el proceso se parece mucho:

1. El río se represa y el agua se acumula en un embalse. Esa agua guardada en lo alto tiene energía por su altura.
2. El agua entra a una tubería forzada y baja a gran velocidad.
3. Al final del tubo golpea una turbina y la hace girar, como el agua que mueve una rueda de molino.
4. La turbina está unida a un generador. Al girar, el generador produce corriente eléctrica.
5. Un transformador sube el voltaje para que la electricidad viaje por las líneas de transmisión con pocas pérdidas, y otros transformadores lo bajan cerca de las casas.

El agua no se gasta en el proceso: después de la turbina sigue por el río. Por eso la hidroelectricidad es una energía renovable, mientras llueva. La mayor parte de la electricidad que se produce en Costa Rica sale de plantas hidroeléctricas, y el resto de fuentes como la geotermia, el viento y el sol. Eso sí, una represa también cambia el río y el terreno que la rodea, y esa es una discusión que el país tiene cada vez que se planea una nueva.

Las cuatro magnitudes eléctricas#

Piensa en el agua dentro de una manguera. El voltaje es la presión que empuja, la corriente es cuánta agua pasa por segundo, y la resistencia es qué tan angosta o enredada está la manguera. La potencia sería el trabajo que hace esa agua al mover algo. La comparación no es perfecta, pero ayuda a no perderse.

Magnitud	Unidad y símbolo	Se mide con	Qué representa
Voltaje (V)	voltio (V)	voltímetro	El «empujón» que mueve los electrones
Corriente (I)	amperio (A)	amperímetro	Cuántos electrones pasan por segundo
Resistencia (R)	ohmio (Ω)	óhmetro	Cuánto se opone el material al paso de la corriente
Potencia (P)	watt (W)	vatímetro	Cuánta energía se usa o se entrega por segundo

Un multímetro es un solo aparato que sirve para medir las tres primeras. En las casas de Costa Rica el tomacorriente normal entrega unos 120 V; la estufa y algunos aparatos grandes usan 240 V.

Ley de Ohm#

Georg Ohm, un físico alemán del siglo XIX, notó que en un circuito el voltaje, la corriente y la resistencia siempre se relacionan igual. Si subes el voltaje, la corriente sube. Si subes la resistencia, la corriente baja.

Ejemplo. Una plancha tiene una resistencia de 12 Ω y se conecta a 120 V. ¿Cuánta corriente pasa?

Solución. I = V ÷ R = 120 ÷ 12 = 10 A.

Ejemplo. Por un bombillo conectado a 120 V pasan 0,5 A. ¿Qué resistencia tiene?

Solución. R = V ÷ I = 120 ÷ 0,5 = 240 Ω.

Ley de Watt#

La potencia dice cuánta energía por segundo consume un aparato. Se calcula multiplicando el voltaje por la corriente.

Ejemplo. Un bombillo de 60 W funciona a 120 V. ¿Cuánta corriente usa?

Solución. I = P ÷ V = 60 ÷ 120 = 0,5 A. Es el mismo bombillo del ejemplo anterior, y las dos leyes dan resultados que concuerdan.

Ejemplo. La plancha de 12 Ω que usa 10 A a 120 V, ¿qué potencia tiene?

Solución. P = V × I = 120 × 10 = 1 200 W.

Los recibos de luz no cobran en watts sino en kilowatts-hora (kWh). Un kilowatt son 1 000 W. Si esa plancha de 1 200 W (1,2 kW) trabaja 2 horas, consume 1,2 × 2 = 2,4 kWh. Por eso un aparato de mucha potencia que se deja encendido pesa más en el recibo que varios bombillos pequeños.

Errores frecuentes#

• Mezclar unidades. Si el dato viene en miliamperios, conviértelo antes: 500 mA = 0,5 A. Si lo dejas en 500, el resultado sale mil veces más grande.
• Confundir voltaje con corriente. Una pila de 9 V no «tiene» 9 A: el voltaje es la presión, no la cantidad que circula.
• Despejar mal la fórmula. Antes de calcular, escribe qué te piden: si buscas I, usa V ÷ R; si buscas R, usa V ÷ I.
• Olvidar la unidad al final. Un 10 sin amperios no dice nada.

Cómo practicar#

Mira la etiqueta que tienen los aparatos de tu casa, casi siempre atrás o abajo. Ahí dice los watts y los voltios. Con esos dos datos calcula la corriente que usa cada uno y anótala en una tabla. Después ordena los aparatos de menor a mayor potencia y fíjate si coincide con lo que tú esperabas.

Ponte a prueba#

¿Qué papel tiene la turbina en una planta hidroeléctrica?#

Una resistencia de 20 Ω se conecta a una pila de 9 V. ¿Cuánta corriente circula?#

Un aparato de 240 W funciona a 120 V. ¿Qué corriente consume?#

¿Cuántos kWh consume una plancha de 1 000 W que se usa 3 horas?#

¿Cuántos amperios son 250 mA y por qué conviene convertirlos?#

Fuentes#

• Ministerio de Educación Pública — Programa de estudio de Artes Industriales, II ciclo (MEP, Costa Rica) (PDF)