Seguramente te has dado cuenta de lo mucho que dependemos de la electricidad. Es evidente que nos valemos de la energía eléctrica para llevar a cabo muchas de las actividades que desarrollamos todos los días. Así, tal vez te hayas preguntado ¿de dónde viene la electricidad? Hoy te explicaremos cómo funciona un generador de electricidad.
Los generadores de electricidad, así como las demás formas de obtener energía eléctrica aprovechable, son fascinantes. Son casi como magia, son fabulosas y son una muestra del ingenio humano.
En pocas palabras (aunque no te preocupes, más adelante explicaremos todo con detalle), un generador de electricidad se encarga de captar la energía que se desprende de un movimiento mecánico y convertirla en energía eléctrica.
Una vez tengas algunos conocimientos básicos, verás que fácil es entender cómo funciona un generador de electricidad.
Hay quienes pueden armar todo un debate o controversia acerca de esta pregunta. Algunos, ofreciendo una definición tal vez demasiado amplia de lo que es un generador de electricidad, dirán que, básicamente, se trata de cualquier máquina o sistema complejo que se encarga de generar energía eléctrica aprovechable. Y no estarían equivocados.
La cuestión sobre cómo funciona un generador de electricidad exige cierta precisión y meticulosidad a la hora de definir qué tipo de máquinas cuentan como generadores eléctricos.
Sin embargo, dentro de una definición de este tipo, cabrían igualmente las plantas hidroeléctricas, las termoeléctricas, las nucleares; cabrían incluso las granjas solares y los parques eólicos. Es cierto que estas son formas de generar energía eléctrica.
Pero, por otro lado, convencionalmente se ha aceptado que la expresión “generador de electricidad” designa un tipo particular de máquinas, de un funcionamiento y un uso también particular. Esta acepción del término, aunque no es la más exacta, es la más ampliamente utilizada.
Así pues, un generador de electricidad es una máquina capaz de producir energía eléctrica a partir del aprovechamiento de energía mecánica. Para ello, se valen de la aplicación de la ley de Faraday; específicamente, un generador de electricidad cumple con todas las características técnicas para que tenga lugar el fenómeno de la inducción electromagnética.
Este fenómeno es el que hace posible que la energía mecánica de los motores de los generadores eléctricos se convierta o transforme en energía eléctrica. Veamos en qué consiste.
La inducción electromagnética es el fenómeno físico a través del cual se induce una corriente eléctrica determinada mediante un cambio o movimiento en un campo magnético circundante. Es importante tener muy en cuenta este fenómeno físico, ya que sobre él se basa todo el asunto acerca de cómo funciona un generador de electricidad.
En otras palabras, y sabiendo que un campo magnético arrastra consigo elementos cuya carga sea contraria, los electrones de un material conductor se ven influidos por la fuerza del tal campo, moviéndose a su vez en una dirección determinada.
Básicamente, diremos que los electrones libres (partícula subatómica de carga negativa) se ven “arrastrados”; es decir, abandonan su átomo, cediéndole el lugar a otro electrón libre. Dando así lugar a un movimiento constante de electrones.
De esta forma, este movimiento de los electrones no es otra cosa que fuerza electromotriz; en otras palabras, electricidad. La ley de Faraday, en este sentido, nos indica que el voltaje inducido es directamente proporcional al cambio del flujo del campo magnético.
Este fenómeno de la inducción electromagnética nos explica cómo funciona un generador de electricidad.
Existen dos tipos de generadores de electricidad, que se clasifican según el tipo de corriente que ofrecen. Como sabrás, existe la corriente continua y la corriente alterna. Veamos como funciona un generador de electricidad en cada caso.
El dínamo se conoce como el primer generador eléctrico de la historia. Se inventó en el siglo XIX, ofreciendo el campo propicio para nuevos descubrimientos en materia de magnetismo y electricidad.
Faraday, basado en su famoso Disco de Faraday, descubrió que un conductor eléctrico, moviéndose en un campo magnético, generaba una diferencia de potencial (o tensión, también llamada voltaje).
Un dínamo ofrece únicamente corriente continua; es decir, el tipo de corriente que no cambia de sentido con el tiempo: mantiene su polaridad.
Son máquinas de funcionamiento reversible. Sirven tanto de generador eléctrico como de motor; es decir, generar tanto energía mecánica como energía eléctrica.
Actualmente, es el generador eléctrico más popular. También funcionan transformando la energía mecánica en energía eléctrica.
Normalmente son máquinas sincrónicas; es decir, hay una relación proporcional entre la cantidad de energía mecánica que aprovechan y la cantidad de energía eléctrica que generan (teniendo en cuenta, claro, el número de polos con los que cuenta y su frecuencia de movimiento), lo que las hace máquinas muy eficientes.
A continuación, veamos cómo funciona un generador de electricidad de este tipo.
Bueno, si tienes en cuenta en qué consiste el fenómeno de la inducción electromagnética, te resultará sencillo imaginar cómo funciona un generador de electricidad. Recuerda que la electricidad, en pocas palabras, consiste en el “arrastre” o movimiento de los electrones libres de un material conductor.
Así pues, este “arrastre” de electrones libres se genera en el alternador. Pero, para que empiecen a moverse, es preciso que los campos magnéticos que influyen sobre los materiales conductores también se empiecen a mover. Esta tarea la cumple, en conjunto, el motor y el alternador de los generadores eléctricos.
Son dos las piezas que componen el alternador: el rotor y el estator. El rotor, por su parte, cuenta con un número par de polos magnéticos. Estos, al girar, giran los campos magnéticos alrededor de los materiales conductores del estator.
Este, el estator, a su vez se compone de un material superconductor, generalmente cobre. Es muy importante que exista una pequeña distancia entre el rotor y el estator. Esto garantiza que la generación de la electricidad sea lo más eficiente posible.
En el mercado existen una infinidad de generadores eléctricos. Cada modelo tiene unas especificaciones técnicas muy propias de sí. Es decir, hay modelos de generadores eléctricos para cada necesidad.
Aún así, si pensamos en cómo funciona un generador de electricidad, lo haremos en términos generales. Todos funcionan de forma muy similar, pero los resultados en cuanto a potencia son muy diferentes.
Usualmente se clasifican según el combustible que consumen sus motores, que determina en gran medida la potencia eléctrica que finalmente puede ofrecer el generador. Así, estos se clasifican en:
Los generadores eléctricos alimentados con gas son especialmente económicos. Pueden ofrecer una gran potencia eléctrica. Dado que su instalación demanda condiciones estables y concretas, este tipo de generadores son estacionarios.
Los generadores eléctricos a gasolina normalmente están pensados para suplir necesidades energéticas pequeñas. Ofrecen algunos cientos de Watts, aunque los hay que ofrecen hasta 2Kw. Normalmente son generadores pequeños, lo que permite transportarlos a donde sea necesario. Su tiempo de trabajo eficiente ronda las 2-3 horas.
Son el más popular tipo de generador eléctrico. Combina potencia y economía. Pueden ofrecer desde unos 10Kw hasta los casi 80kw.
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