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Generador eléctrico, tipos y funcionamiento

Generador eléctrico, tipos y funcionamiento

Un generador eléctrico es un dispositivo diseñado para producir electricidad a partir de otro tipo de energía. El más común es el que transforma la energía mecánica en energía eléctrica. A veces también recibe el nombre de grupo electrógeno.

Un generador eléctrico es un instrumento que transforma la energía mecánica en energía eléctrica, cuyo principio operativo se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética. 

Michael Faraday ideó el primer generador electromagnético: el disco de Faraday. El disco de Faraday demostró que se podía generar electricidad usando magnetismo. La Ley de Faraday establece que el voltaje inducido en un circuito es directamente proporcional al cambio del flujo magnético en un conductor o espira.

¿Cómo funciona un generador eléctrico?

Los generadores eléctricos utilizados en las plantas para la producción de electricidad son bastante complejos, pero su principio de funcionamiento es muy simple:

Esquemáticamente consisten en uno o más devanados de alambre conductor (bobinas). A estas bobinas se les suministra energía mecánica para hacerlos rotar dentro de un intenso campo magnético.

La energía mecánica puede ser suministrada por una turbina. La bobina, libre de girar, se llama rotor, mientras que el imán fijo se llama estator. Existen tres tipos de turbinas:

  • La turbina hidráulica, utilizada en las plantas hidroeléctricas.

  • La turbina de vapor, utilizada en plantas termosolares, centrales nucleares, y centrales de carbón, por ejemplo.

  • La turbina de gas, utilizada en las centrales de ciclo combinado.

En algunas centrales hidroeléctricas el generador puede funcionar en sentido inverso. De este modo funciona como una bomba de agua. Esta funcionalidad es útil cuando hay un excedente de energía.

Similitud con un motor eléctrico

Lo que sucede en un generador de corriente eléctrica es exactamente lo contrario de lo que sucede en un motor eléctrico.

En un motor eléctrico la fuerza ejercida por el imán en el circuito cubierto por corriente se traduce en un par de fuerzas. Este par de fuerzas imparten un movimiento giratorio al rotor.

En el caso del generador eléctrico no fluye corriente hacia el circuito. Se le imparte una rotación a través de alguna forma de energía mecánica.

Para comprender el sistema operativo, imagine que tenemos una bobina simple que consiste en una bobina cuadrada. El movimiento giratorio del bucle en relación con el campo genera el fenómeno de la inducción electromagnética, es decir, genera una corriente en el bucle.

La intensidad de la corriente, como la intensidad de la fem inducida, será proporcional al flujo del campo magnético:

  • Cuando el bucle es perpendicular al campo magnético, la intensidad de la corriente inducida será máxima;

  • La corriente inducida disminuye a medida que la bobina gire hacia posiciones más oblicuas que las líneas de fuerza del campo magnético. Cuando la bobina esté paralela al campo el flujo del campo con respecto a la bobina es cero.

Al continuar girando el bucle, la dirección de la corriente se invierte. La intensidad de corriente aumenta a medida que el bucle vuelve a ofrecer una mayor superficie de las líneas de fuerza del campo. Hasta que llega a un nuevo valor máximo. Este máximo es el mismo que el anterior pero con un signo opuesto, que sigue disminuyendo a medida que continúa la rotación del bucle.

La corriente producida por un generador de este tipo, por lo tanto, no tiene una intensidad constante. Sin embargo, sigue una tendencia sinusoidal: una corriente de este tipo se llama corriente alterna.

Por lo general, las bobinas de un alternador están conectadas entre sí para formar tres generadores de corriente alterna desfasados ​​entre sí. Se dice que el alternador produce una corriente trifásica, que es la que se suministra en nuestros hogares.

El transformador es un instrumento capaz de transformar una corriente alterna con un determinado voltaje efectivo a otro voltaje diferente. La transformación sucede con pequeñas pérdidas de energía.

Tipos de generadores eléctricos

Si queremos comprar un generador eléctrico, primero debemos conocer qué tipos hay y qué características tienen:

Generador de energía portátil o estacionario

Los generadores estacionarios generalmente se colocan en salas especiales. Se utilizan de manera regular o se mantienen listos en cualquier momento para comenzar a funcionar. En ocasiones funcionan de manera autónoma en caso de un corte de energía.

Los portátiles van desde los generadores de ocio más pequeños y livianos hasta los generadores gigantes montados en camiones.

Tipo de motor

Los generadores también están catalogados de acuerdo con el combustible que utilizan y, por lo tanto, según el tipo de motor que los equipa:

  • Generador de 2 tiempos

  • Generador de gasolina de 4 tiempos

  • generador electrico diesel

El generador eléctrico de gasolina es más popular que el generador diesel.

El generador de 2 tiempos es el más pequeño y compacto. Es el que tiene el motor más sencillo.

El de 4 tiempos solo funciona con gasolina. Además produce menos emisiones de gases de efecto invernadero. También tiene mayores cortes de potencia: la potencia aumenta con el rango disponible de modelos de 4 tiempos e incluso más con los generadores diesel.

En el sector de 4 tiempos también hay aquellos que funcionan con gas (GLP, butano, propano) que emiten menos gases.

Generador de energía del inversor

Otra diferencia importante entre los diversos generadores es la electrónica de control que tienen a bordo. Los modelos más simples proporcionan 12V en corriente contínua y 220V en corriente alterna.

Sin embargo, la corriente suministrada sufre fuertes fluctuaciones en las emisiones en función de cuál es la absorción instantánea de la carga aplicada.

Los inversores de corriente son capaces de suministrar una corriente muy estable y regular.

Tensión de salida

Dependiendo de las necesidades, existe la posibilidad de tener generadores de corriente monofásicos (salida de 230V) o trifásicos (400V).

Sin embargo, debe tenerse en cuenta que también hay un generador de corriente continua o de 12V. Este generador generalmente se combina con el suministro común de 230V en corriente alterna.

Generador de corriente de arranque eléctrico

La mayoría de los UPS portátiles comienzan con un sistema de extracción manual. Otros han integrado un motor de arranque y una batería para operarlo. Obviamente, esto implica un aumento en el peso y las dimensiones de todo el dispositivo, pero tiene ventajas innegables si son necesarios arranques frecuentes.

Además, una evolución de los modelos con motor de arranque son aquellos que tienen arranque automático. Esta evolución se debe a una sección electrónica para el control y la interfaz con la red eléctrica de la casa. Por ejemplo cuando no hay energía; el sistema detecta la caída de voltaje e inicia automáticamente el generador, manteniendo la casa bajo carga eléctrica.

Generador de energía silenciado

Una categoría final es la de generadores diseñados para emitir el menor ruido posible.

Se busca el generador de energía silencioso cuando está diseñado para trabajar en las áreas donde las personas se quedan y / o trabajan.

La máquina está equipada con sistemas de insonorización y reducción de las vibraciones emitidas. La reducción del ruido percibido es notable. Al acercarse a la compra de uno de estos generadores, se debe verificar el nivel de ruido en decibelios expresado en el manual técnico.

Generadores que no se alimentan de energía mecánica

Existen varios generadores eléctricos que la fuente de entrada no es energía mecánica.

Entre este tipo de generadores encontramos:

Generadores fotovoltaicos

Los generadores fotovoltaicos utilizan paneles solares fotovoltaicos. Cada panel solar está compuesto por una disposición de células fotovoltaicas. Las células fotovoltaicas son las encargadas de generar electricidad gracias al efecto fotovoltaico.

Generadores electroquímicos

Cuando el flujo de electrones se produce por una reacción de oxidación - reducción, hay un generador electroquímico. Los más comunes son las baterías y las pilas de combustible .

Generadores de radioisótopos

La generación en el generador termoeléctrico de radioisótopos se basa en la descomposición de isótopos radiactivos. La descomposición radioactiva produce emisión de partículas y calor. La producción de electricidad puede obtenerse directamente del desplazamiento de partículas cargadas eléctricamente, o indirectamente del calor producido.

Generadores térmicos diferenciales

La producción de electricidad se obtiene de una diferencia de temperatura para el efecto Seebeck. Este sistema puede funcionar con cualquier gradiente térmico.

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Fecha publicación: 13 de mayo de 2015
Última revisión: 19 de junio de 2020