Efecto Joule: qué es y cómo nos puede afectar

24 Feb Efecto Joule: qué es y cómo nos puede afectar

James Prescott Joule fue un notable físico inglés del siglo XIX que destacó, principalmente, por sus descubrimientos en termodinámica. Precisamente, su apellido es tomado para denominar el conocido efecto Joule, que se trata de un fenómeno irreversible por el cual la energía eléctrica se convierte en calor. ¿Quieres saber más sobre este curioso proceso y cómo nos puede afectar?

¿Qué es el efecto Joule?

Si tu respuesta a la pregunta que planteamos en la introducción es afirmativa, entonces te interesará conocer una definición más científica sobre qué es exactamente esta ley Joule y en qué términos se produce.

En este sentido, podemos decir que se da cuando la energía cinética de los electrones de una corriente eléctrica que circula por un conductor se transforma en calor como resultado de las constantes colisiones entre dichos electrones y los átomos del citado material conductor. Esto motiva una pérdida de energía cinética y da como resultado un aumento de la temperatura.

Fórmula del efecto Joule

La fórmula que explica el efecto Joule es la siguiente: Q = I­²·R·t. Tienes que saber que Q corresponde a la energía o al calor desprendidos en julios o calorías, I es la intensidad de la corriente medida en amperios, R es la resistencia eléctrica del conducto medida en ohmios y, por último, t es el tiempo transcurrido, que lo medimos en segundos.

La clave está en que tengas muy claro que la intensidad de la corriente tiene que ver con la cantidad de electrones que pasan por el conductor en cada unidad de tiempo. También en que cuanto menor sea la resistencia (oposición que presenta un elemento al paso de los electrones), mayor será la diferencia de potencial y la cantidad de electrones en movimiento. Y que cuanto más tiempo transcurra, más cantidad de energía será liberada en forma de calor.

La importancia del efecto Joule

Tal es la magnitud de este fenómeno en nuestra vida cotidiana que lo podemos observar constantemente. El efecto Joule, que fue descubierto en 1841, se produce cada vez que enciendes cualquier aparato o dispositivo que necesite energía eléctrica para su funcionamiento. Esto es lo que explica que se calienten conforme va pasando el tiempo.

En ciertos casos, este fenómeno es una circunstancia inevitable. Son muchas las aplicaciones prácticas que se le pueden dar, como, por ejemplo, los sistemas de climatización y todos aquellos aparatos que utilizamos para producir calor: la plancha de la ropa, el calentador de agua, el secador del cabello y otros electrodomésticos. La ley Joule también tiene otras aplicaciones industriales.

Efecto Joule en sistemas de climatización

Cuando hablamos de calefacción eléctrica, en realidad, nos estamos refiriendo a calefacción por efecto Joule. Hay varios sistemas en los que se aplica este fenómeno, que se diferencian entre sí en función de la forma en la que se difunde el calor.

Básicamente, podemos dividirlos en sistemas de convección, que calientan el aire de una estancia (convección natural, con inercia o forzada); y de radiación, que calientan los objetos cercanos a la fuente de emisión mediante radiación electromagnética.

Estos últimos difunden el calor de forma directa y se conocen también como calefacción infrarroja de onda corta, aunque también hay otros de onda larga, en los que la difusión del calor es menos directa.

Efecto Joule en lámparas incandescentes

La ley Joule a la que nos estamos refiriendo, en este caso, provoca que el tungsteno, un conductor eléctrico que incorpora esta clase de lámparas, se caliente a través de una corriente eléctrica hasta que el filamento produzca una luz artificial. Son las clásicas bombillas que todos hemos utilizado tradicionalmente, en las que dicho filamento se encuentra encerrado en una especie de bulbo de vidrio al vacío.

Aplicaciones industriales del efecto Joule

En líneas generales, podemos decir que se utiliza en sectores industriales para la producción de calor localizado. Por ejemplo, en el caso de algunas soldaduras, como las de punto, imprescindibles en industrias como la automotriz o la chapistería.

También se aplica en otros ámbitos, como el de la metalurgia, para el funcionamiento de altos hornos y fundiciones. No obstante, hemos de señalar que el principal uso que tiene es el doméstico.

Inconvenientes del efecto Joule

Su aplicación en las diferentes áreas que ya te hemos mencionado en apartados anteriores implica asumir una serie de inconvenientes y desventajas. La principal de estas tiene que ver con la eficiencia, que es escasa o menor que la que garantizan otros mecanismos.

Esto se debe a que, durante este fenómeno, se produce una gran pérdida de energía, lo que obliga a que el consumo sea más elevado y reduce el nivel de sostenibilidad. Además, existe un riesgo de sobrecalentamiento de los sistemas eléctricos.

En lo que respecta a sistemas de climatización, por lo tanto, solamente te aconsejamos el uso de la calefacción eléctrica mediante efecto Joule en situaciones concretas, pero no como sistema central convencional en primeras viviendas, oficinas u otros espacios.