¿Cómo funciona un generador?

generar algo es crearlo a partir de otros ingredientes. puede generar una historia corta con fragmentos de ideas sobre el mundo que lo rodea; las personas generan planes para sus vidas basándose en la información que recopilan de una variedad de fuentes.

Un generador, en el lenguaje cotidiano, es una entidad que es capaz de producir energía, generalmente electricidad, para los esfuerzos humanos. desafortunadamente, como la energía y la energía no pueden crearse de la nada, los generadores deben ser alimentados por una fuente externa de algún tipo, la energía que luego se canaliza en electricidad utilizable. Si alguna vez ha pasado el tiempo acampando en una cabaña que es propiedad de personas bien preparadas, puede estar familiarizado con el concepto de un generador a gas. Hoy en día, existe una variedad de tipos de generadores, pero todos ellos se basan en los mismos principios fundamentales de funcionamiento del generador físico.

en 1831, el físico michael faraday descubrió que cuando un imán se mueve dentro de una bobina de alambre, los electrones "fluyen" dentro del alambre, con este movimiento llamado corriente eléctrica. un generador es cualquier máquina que convierte energía en corriente eléctrica, pero independientemente de la fuente de esta energía, ya sea energía de carbón, hidroeléctrica o eólica, la principal razón por la que se genera corriente eléctrica es a través del movimiento dentro de un campo magnético.

con toda probabilidad, ha visto los imanes en acción de alguna manera, tal vez los pequeños imanes rectangulares que se usan en la configuración del hogar y la oficina para colocar elementos de interés para los refrigeradores. un tipo especial de imán con forma de cilindro, llamado electroimán, se coloca alrededor de una serie de bobinas aisladas de cable conductor (como un cable de cobre) que se envuelven alrededor de un eje central. cada una de estas muchas bobinas, entonces, es como un anillo que rodea el eje y está orientado en ángulo recto al eje del eje, muy similar a la relación de los neumáticos con el eje que los sostiene. cuando el eje conectado a los cables gira, se genera una corriente, porque el electroimán cilíndrico fuera de los cables no gira junto con ellos, estableciendo así un movimiento relativo entre un campo magnético y las cargas dentro del cable conductor.

lo mismo sucedería si la fuente de un campo magnético se moviera cerca de un alambre o alambres estacionarios. no importa lo que se esté moviendo, el imán o el cable (o ambos), siempre que haya un movimiento relativo y continuo entre ellos.

¿Por qué la generación continua de electricidad siempre es una preocupación? ¿Por qué sabe que su vida se verá interrumpida y probablemente interrumpida si "se corta la electricidad" durante más de un día? La respuesta simple es que, si bien los humanos pueden almacenar enormes cantidades de combustibles fósiles como el gas natural y el petróleo para usar en emergencias, no hay una buena manera de almacenar grandes cantidades de electricidad. Es muy probable que tengas una versión del mejor intento de la humanidad para almacenar electricidad a tu alcance, que es una batería. pero mientras que las baterías, como todo lo demás en el mundo de la tecnología, se han vuelto más potentes y duraderas con el tiempo, son extremadamente limitadas en cuanto a su capacidad para mantener el tipo de salidas de voltaje masivo necesarias para impulsar ciudades enteras y economías modernas.

Como resultado de no haber una forma confiable de almacenar electricidad, en el mundo moderno, siempre debe haber formas de producirla a partir de materias primas. Esta es la razón por la cual la mayoría de las empresas, dependiendo de su naturaleza, tienen generadores de respaldo en caso de que se interrumpa el suministro de la ciudad ambiental. Si bien una tienda de tarjetas de béisbol que pierde potencia durante una hora puede no ser catastrófica, considere los efectos en una unidad de cuidados intensivos de un hospital en la que las máquinas eléctricas, literalmente, mantienen vivas a las personas respirando por ellas y otras funciones vitales.

Imagine dos imanes grandes en forma de cubo colocados a un metro de distancia, uno con su polo sur mirando hacia el polo norte del otro y creando así un fuerte campo magnético aditivo entre ellos. este campo apunta hacia el polo norte y, y si los extremos de los imanes están perfectamente verticales con respecto al piso, la dirección del campo magnético es paralela al piso, como una pila de alfombras invisibles. si un cable conductor que se coloca derecho se mueve hacia arriba a través del espacio entre los imanes y permanece exactamente a 0,5 metros de cada uno, el movimiento del cable es perpendicular al campo magnético y se genera corriente a lo largo del cable. El campo magnético, el movimiento del alambre y la dirección de la corriente (y la del alambre) son, por lo tanto, perpendiculares entre sí.

Lo importante de esto es que esta disposición de alambre magnético está perfectamente configurada para generar un suministro constante de electricidad mientras el eje central continúe girando, moviendo los alambres enrollados dentro del imán cilíndrico de manera tal que se garantice una estabilidad constante. Flujo de corriente a través de los cables y hacia una máquina externa, el hogar o toda la red eléctrica. El truco aquí, por supuesto, es proporcionar la potencia para que gire el eje. los ingenieros han producido una variedad de diferentes tipos de generadores que utilizan diferentes fuentes de energía.

Los generadores eléctricos pueden dividirse en generadores térmicos, que utilizan el calor para generar electricidad, y generadores cinéticos, que utilizan la energía del movimiento para producir electricidad. (tenga en cuenta que el calor, el trabajo y la energía tienen todas las mismas unidades, generalmente julios o múltiples, pero a veces calorías, ergs o unidades térmicas británicas [btu]. la energía es energía por unidad de tiempo y generalmente está en vatios o potencia).

Generadores térmicos: los generadores de combustibles fósiles son el estándar de la industria y están alimentados por la quema de carbón, petróleo (petróleo) o gas natural. estos combustibles son abundantes pero finitos, y crean una serie de problemas ambientales y de salud que han alentado a la humanidad a proponer alternativas. La cogeneración implica canalizar el vapor residual de este tipo de plantas a los clientes que utilizan el vapor para sus propios generadores más pequeños. La energía nuclear es el aprovechamiento de la energía liberada durante la fisión nuclear, un proceso "limpio" pero controvertido. Los generadores de gas natural producen electricidad sin producir vapor y pueden combinarse con la generación de vapor. biomasa Las plantas, en las que se utilizan elementos no tradicionales como combustible (como madera o materia vegetal), han cobrado impulso a principios del siglo XXI.

Generadores cinéticos : los dos tipos principales de generadores de electricidad cinéticos son las centrales hidroeléctricas y la energía eólica (o aerogeneradores). Las plantas hidroeléctricas dependen del flujo de agua para hacer girar los ejes dentro de los generadores. debido a que pocos ríos fluyen a lo largo del año a un ritmo constante, la mayoría de estas instalaciones involucran lagos artificiales creados por presas (como el lago mead en el sur de Nevada y el norte de Arizona, formado por la presa Hoover) para que el flujo a través de las turbinas pueda ser Manipulado artificialmente de acuerdo a las necesidades del área. energía eólicatiene la ventaja de no alterar la tierra y la vida silvestre de la misma manera que lo hacen los lagos artificiales, pero el aire es mucho menos eficiente que el agua para generar energía, y también conlleva el problema de los diferentes niveles y velocidades del viento. Si bien los "parques eólicos" pueden incluir una serie de turbinas conectadas entre sí para crear un cierto nivel de energía, la energía eólica suficiente para proporcionar electricidad a comunidades considerables aún no era factible a partir de 2018.