¿Cómo funciona un generador eléctrico?

¿Cómo funciona un generador eléctrico?

Emiliano Soneira

13-04-2017

Un generador eléctrico es uno aparato muy empleado hoy en día, tanto en el terreno industrial como en el ámbito doméstico, pero, ¿cómo funcionan?

Empezaremos por recordar qué es la electricidad. La diferencia de potencial eléctrico es la diferencia de electrones de un sitio con respecto a otro, cuando esto ocurre los del sitio donde hay más se desplazan al sitio donde hay menos. Esto es lo que se conoce como corriente eléctrica. La diferencia de electrones de un sitio a otro se mide en Voltios, a modo de quedarse con la idea diré que a más voltios más diferencia hay en la cantidad de electrones de un sitio con respecto al otro y por lo tanto van a correr más electrones hacia allí en cuanto puedan. La típica comparación con el agua se ve en eldibujo:

El recipiente superior tiene un potencial (en este caso gravitatorio) y el de debajo otro. Si se unen los dos con una tubería se inicia una corriente de agua de uno a otro recipiente. Esto ocurre por ejemplo con una pila eléctrica (generador eléctrico) cualquiera, al unir los dos polos (+) y (-) como están a diferente potencial eléctrico se inicia una corriente eléctrica (de electrones) entre ellos.

Un generador eléctrico mantiene una diferencia de cargas eléctricas entre dos puntos, llamados polos, terminales o bornes, así esta energía eléctrica la podemos convertir en otras formas de energía (mecánica, luminosa, calorífica…).

Inducción electromagnética

Su funcionamiento se basa en el principio de inducción electromagnética, descubierto por el científico británico Michael Faraday en el año 1831, que asegura que si un conductor eléctrico se desplaza dentro de un campo magnético, inducirá una corriente eléctrica que fluirá a través de dicho conductor. De manera, que la energía mecánica del hilo en movimiento se transformará en energía eléctrica.

Los componentes de un generador eléctrico desde la perspectiva mecánica:

  • Estator: es una armadura metálica fija, que integra distintos elementos como bobinas, carcasas, el núcleo, un sistema de conexión en estrella, la caja de terminales, un sistema de conexión.

  • Rotor: se trata de la parte móvil que rota dentro del estator. Contiene un electroimán, compuesto de bobinas de campo fijadas encima de un núcleo de hierro, alimentado por una corriente eléctrica pequeña.

Al girar el rotor a grandes velocidades por la fuerza de la energía mecánica externa procedente de una turbina (en el caso de los generadores que se utilizan en la mayoría de centrales), se generan corrientes en los hilos de cobre del estator. Las turbinas aprovechan las fuentes de energía externa, convirtiéndolas en energía mecánica, que a su vez es la que se emplea para transformarla en energía eléctrica.

Cabe mencionar que, al igual que sucede con todos los aparatos eléctricos, cualquier avería en sus componentes puede generar problemas en el generador eléctrico, por lo que éstos deben ser revisados con regularidad para evitar percances.

Tipos de generadores eléctricos

Existen muchas clasificaciones de generadores eléctricos en función de sus características y prestaciones, sin embargo, generalmente se dividen de acuerdo con el tipo de corriente que producen:

  • Alternadores: son los generadores eléctricos que originan electricidad en corriente alterna. En estos casos, el elemento inductor es el rotor y el inducido el estator. Este tipo de generadores se emplean en las centrales eléctricas.

  • Dinamos: generan electricidad en corriente continua y su componente inductor es el estator y el inducido el rotor. Por ejemplo, las luces de las bicicletas que operan gracias a la fuerza del pedaleo, son dinamos.

Ambos necesitan energía mecánica exterior para generar electricidad. La diferencia básica entre generadores o alternadores de corriente alterna (alternadores) y generadores de corriente continua o dinámos, es la ausencia de anillos partidos (conmutador) en los alternadores. Ya sea en alternadores o generadores de corriente continua, la corriente inducida en la bobina es generada por inducción electromagnética, pero en los generadores de corriente continua o dinamos, la adición de anillos partidos crea la rectificación de la corriente alterna en corriente continua en el circuito externo.

Partes de un generador eléctrico

Un generador eléctrico está formado por cuatro partes. El inducido o bobinado, que a su vez está conformado por espiras de cobre que al rotar cortan las líneas de fuerza del campo magnético ey se induce corriente que la mantienen mientras las espiras estén en movimiento. Completan el grupo las escobillas, que son las encargadas de exteriorizar la corriente generada, y el colector, que son anillos soldados al rotor.

No obstante dentro del mundo de los generadores es necesario que nombremos algún otro tipo de generador eléctrico:

  • Solar: el generador eléctrico solar transforma los rayos del Sol en energía eléctrica, normalmente esta energía se almacena en baterías a la espera de ser utilizada.

  • Eólico: el generador eléctrico eólico funciona con la fuerza que el viento. Usan los denominados “molinos de vientos”. Este movimiento de rotación es transmitido al eje del generador eléctrico (alternador), el cual transforma la energía mecánica de rotación en energía eléctrica.

  • Geotérmica: las centrales geotérmicas funcionan a través del calentamiento de un líquido (agua normalmente) que alcanza una gran temperatura, que se destina a producir vapor con el que se da impulso a la turbina, que a su vez mueve un alternador generando electricidad.

  • Pilas: conocemos por el nombre de pila a un generador electroquímico que es un tipo de generador eléctrico que convierte directamente la energía química almacenada en sustancias químicas en una corriente eléctrica, mediante una reacción química. El primer generador electroquímico fue la pila de Volta. Su desarrollo ha sido muy amplio debido a las aplicaciones tan diversas y cotidianas que poseen.

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Emiliano Soneira

Técnico superior en instalaciones eléctricas, estudios de ingeniería especializado en obras públicas. Su experiencia le acredita como experto en instalaciones eléctricas, automáticas y sistemas de seguridad, eficiencia energética y energías renovables.