Conexiones eléctricas

Generador eléctrico

Generador eléctrico

El generador eléctrico és un elemento imprescindible en las centrales nucleares de potencia. El objetivo de las centrales nucelares es convertir la energía nuclear de las reacciones de fisión nuclear en energía eléctrica. La función del generador eléctrico es convertir la energía mecánica de una procedente de una turbina de vapor en electricidad.

¿Qué es un generador eléctrico?

Un generador eléctrico es una máquina capaz de transformar algún tipo de energía, que puede ser energía química, energía mecánica o luminosa, en energía eléctrica. Las fuentes de energía mecánica incluyen turbinas de vapor, turbinas de gas, turbinas de agua, motores de combustión interna e incluso manivelas.

Un generador eléctrico es todo aquel dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico (voltaje) entre dos puntos, llamados polos o bornes. Los generadores eléctricos son máquinas eléctricas destinadas a transformar la energía mecánica en energía eléctrica.

En la generación de electricidad, un generador es un dispositivo que convierte la potencia motriz ( energía mecánica ) en energía eléctrica para su uso en un circuito externo .  El primer generador electromagnético, el disco de Faraday, fue inventado en 1831 por el científico británico Michael Faraday . Los generadores proporcionan casi toda la energía para las redes eléctricas .

Funcionamiento de un generador eléctrico

El funcionamiento de un generador eléctrico es similar al de un motor eléctrico funcionando a la inversa.

Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos en bobinas sobre un armazón de chapas. Si mecánicamente se produce un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se genera una fuerza electromotriz, tal como descubrió el físico Michael Faraday.

La conversión inversa de energía eléctrica en energía mecánica se realiza mediante un motor eléctrico. Por este motivo, los motores elécricos y los generadores eléctricos tienen muchas similitudes. Muchos motores eléctricos pueden ser accionados mecánicamente para generar electricidad y frecuentemente hacen generadores manuales aceptables.

Modelado de un generador eléctrico

Un generador real puede ser modelado de dos maneras diferentes:

  • Un generador de voltaje ideal con resistencia en serie.
  • Un generador ideal de corriente con una resistencia conectada en paralelo.

Generador de voltaje ideal

El generador de voltaje ideal es un modelo teórico. Es un dipolo capaz de imponer una tensión constante independientemente de la carga conectada a sus terminales. También se le llama fuente de voltaje.

En un circuito abierto, el voltaje que existe en sus terminales cuando no se suministra corriente es el voltaje sin carga. Por lo tanto, el generador de voltaje es un dipolo virtual cuyo voltaje en sus terminales es siempre igual al voltaje sin carga, independientemente del valor de la salida de corriente.

El generador de voltaje solo puede ser un modelo teórico porque, debido a un cortocircuito, debe entregar una corriente infinita y, por lo tanto, proporcionar una potencia también infinita que es inalcanzable.

Generador de corriente ideal

Para el generador de corriente ideal, la corriente producida es constante, sea cual sea el voltaje requerido y la carga que se debe suministrar.

También es un modelo teórico porque la apertura de un circuito que comprende un generador de corriente no nula debería proporcionar una potencia infinita.

Los generadores reales se pueden modelar simplemente mediante la combinación de un generador de corriente ideal y una resistencia conectada en paralelo. Tal modelo se llama el modelo de Norton.

Un dipolo inductivo es un generador de corriente transitoria que se opone a cualquier variación en la intensidad de la corriente que fluye a través de él. Cuando se abre un circuito que comprende un dipolo inductivo atravesado por una corriente no nula, puede aparecer un alto voltaje que puede generar un arco eléctrico en el interruptor.

Generación eléctrica ideal

En el estudio teórico de los fenómenos y circuitos eléctricos, los generadores son generalmente considerados como ideales. Un generador ideal puede producir cualquier voltaje y corriente sin ningún límite y está libre de resistencia interna. El valor de la corriente o voltaje generado es independiente de la carga aplicada.

En realidad, no hay generadores ideales, ya que cualquier dispositivo tiene su resistencia interna intrínseca, además es capaz de generar voltaje y corriente solo dentro de ciertos límites.

Un generador de voltaje real se puede representar como un generador de voltaje ideal con resistencia interna serializada , mientras que el generador de corriente real se puede representar como un generador de corriente ideal en paralelo con la resistencia interna.

En teoría, si se abre un circuito que comprende un generador de corriente ideal, la tensión de salida debería aumentar hasta el infinito. Sin embargo, en los generadores reales hay un valor límite de voltaje por encima del cual la corriente se colapsa a cero. Desde el punto de vista teórico, en la representación teórica del generador real, la salida de corriente del generador ideal se cierra en la resistencia interna.

Los generadores eléctricos y la energía nuclear

Los generadores eléctricos son de vital importancia en las centrales nucleares.

Una vez que la central nuclear ha comenzado a hacer girar la turbina, el generador eléctrico es el encargado de convertir la energía mecánica de la turbina en energía eléctrica.

Generador termoeléctrico por radioisótopos

Un generador termoeléctrico de radioisótopos es un generador eléctrico simple. Este tipo de generador obtiene la energía de la energía liberada por la desintegración radiactiva de determinados elementos. En un generador termoeléctrico, la energía térmica liberada por la desintegración de un material radiactivo se convierte en electricidad directamente. Esta conversión se debe al uso de una serie de termopares, que convierten el calor en energía eléctrica gracias al efecto Seebeck en el llamado Generador Termoeléctrico de Calor (o HTG en inglés).

Los generadores termoeléctricos pro radioisótopos se pueden considerar un tipo de batería que permiten suministrar energía eléctrica. Se han usado en satélites, sondas espaciales no tripuladas e instalaciones remotas que no disponen de otro tipo de fuente eléctrica o de calor. Los RTG son los dispositivos más adecuados en situaciones donde no hay presencia humana y se necesitan potencias de varios cientos de vatios durante largos periodos de tiempo, situaciones en las que los generadores convencionales como las pilas de combustible o las baterías no son viables económicamente y donde no pueden usarse células fotovoltaicas que permitan aprovechar la energía solar.

valoración: 4.7 - votos 9

Última revisión: 19 de marzo de 2017

Volver