Un generador eléctrico es una máquina capaz de transformar algún tipo de energía en una corriente eléctrica. La fuente de energía puede ser muy variada: energía química, energía mecánica, energía luminosa o energía térmica.
Los mecanismos que realizan esta conversión energética pueden incluir turbinas de vapor, turbinas de gas, turbinas de agua, motores de combustión interna e incluso manivelas.
Los generador eléctricos son aparatos eléctricos capaces de mantener una diferencia de potencial eléctrico (voltaje) entre dos puntos. Es decir, aparatos que producen energía eléctrica.
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.
Hoy en día, es posible comprar un generador eléctrico para casi cualquier necesidad
Tipos de generadores eléctricos
Existen diversos tipos de generadores eléctricos, cada uno con sus particularidades:
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Generadores mecánicos: Utilizan energía mecánica para generar electricidad, siendo común su aplicación en la industria. Destacan por su eficiencia y diversidad, incluyendo generadores diésel y de gasolina.
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Generadores solares: Transforman la energía solar en electricidad mediante paneles fotovoltaicos, generando corriente continua.
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Generadores térmicos: Convierten la energía térmica en electricidad.
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Generadores químicos: Convierten la energía química en electricidad, siendo las baterías un ejemplo.
Generador eléctrico mecánico
Operan bajo el principio de inducción electromagnética, donde un campo magnético actúa sobre conductores eléctricos dispuestos en bobinas. El movimiento relativo entre los conductores y el campo genera una fuerza electromotriz, descubierto por Michael Faraday. Estos generadores varían en tamaño, desde pequeños diésel hasta máquinas industriales, a menudo equipados con arranque eléctrico. Se obtiene energía mecánica mediante motores térmicos, como motores de gasolina o diésel, utilizados tanto en centrales termoeléctricas como nucleares.
En el caso de las dinamos, el principio electromagnético se utiliza para convertir la rotación mecánica en corriente alterna, siendo un dispositivo fundamental desde su invención en 1832 por Hippolytus Pixie.
Generadores termoeléctricos (TEG)
Estos dispositivos convierten la diferencia de temperatura directamente en electricidad mediante el efecto Seebeck. Aunque no poseen partes móviles, su eficiencia es baja y el costo elevado. Se prevé su aplicación en la industria automotriz aprovechando el calor de escape. Pueden trabajar en conjunto con energía fotovoltaica para aumentar la eficiencia.
Generador termoeléctrico por radioisótopos (RTG)
Utilizado en naves espaciales, convierte la energía liberada por la desintegración radiactiva de elementos en electricidad. Apto para situaciones sin presencia humana y donde se requieren potencias sostenidas durante largos periodos, siendo una alternativa en entornos donde las células fotovoltaicas no son viables.
Generadores solares (fotovoltaicos)
Funcionan mediante el efecto fotovoltaico, donde las placas fotovoltaicas liberan electrones al impactar con un fotón, generando corriente eléctrica continua. El silicio es el material comúnmente utilizado en estas células.
Ejempos de usos y aplicaciones
A continuación mostramos varias aplicaciones de ejemplo en las que se utilizan generadores de electricidad:
Central eléctrica
Una central eléctrica se define como una instalación industrial dedicada a la generación de electricidad mediante el empleo de generadores mecánicos. La corriente eléctrica se genera a través del movimiento relativo entre un flujo magnético y un conductor.
La energía en las centrales eléctricas se obtiene a través de diversas fuentes, tales como:
- Combustibles Fósiles: Predominante en la mayoría de las centrales alrededor del mundo.
- Reacciones Nucleares: Empleadas en centrales nucleares.
- Energías Renovables: Incluyendo la solar, eólica e hidroeléctrica.
Generadores para vehículos
Los generadores desempeñan un papel crucial en la propulsión de diversas formas de transporte:
- Vehículos de Carretera: Requieren energía eléctrica para alimentar la instrumentación, mantener en funcionamiento el motor y recargar las baterías.
- Barcos de Vela: Pueden utilizar generadores de agua o viento para cargar las baterías mediante pequeñas hélices, turbinas eólicas o impulsores, suministrando corriente a velocidades típicas de viento o crucero.
- Patinetes Eléctricos: Los scooters eléctricos con frenado regenerativo han ganado popularidad global.
Grupos electrógenos
Un motor-generador se conforma mediante la combinación de un generador eléctrico y un motor, formando una unidad autónoma. A menudo, se emplean motores alternativos de pistón, aunque también existen variantes que utilizan turbinas de gas.
Generadores de electricidad en centrales nucleares
Los generadores eléctricos en centrales nucleares son principalmente del tipo síncrono, produciendo corriente alterna sincronizada con la frecuencia de la red eléctrica.
Estan equipados con bobinas estatóricas y rotores, estos generadores utilizan sistemas avanzados de refrigeración, como el refrigerante de hidrógeno, para mantener temperaturas seguras. Con una capacidad de carga significativa, tienen sistemas de control sofisticados para regular la salida de energía según las demandas eléctricas.
Además, también cuentan con respaldo de emergencia, como motores diésel, para garantizar la generación continua incluso en situaciones críticas.