La energía eléctrica es la forma de energía que resulta de la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, permite establecer una corriente eléctrica entre ambos cuando se los pone en contacto por medio de un conductor eléctrico. Puede transformarse en muchas otras formas de energía, como la energía luminosa, mecánica y térmica.

Consiste en transformar clases de energía química, mecánica, térmica o luminosa y eléctrica.

La generación industrial recurre a centrales eléctricas, que realizan la transformación para generar la energía eléctrica usando diferentes fuentes de energía.

Las fuentes de energía se clasifican en renovables, las que se consideran inagotables y con menor contaminación, y las no renovables, que son consumibles y generan mayor contaminación.

La humanidad ha logrado diversos progresos en el control, la producción y el almacenamiento de tipos de energía complejos y de mayor eficacia, fundamentales para el desarrollo de las actividades económicas.

Se puede obtener de distintos medios, que se dividen principalmente en:

Renovables:

1. Centrales termoeléctricas solares2. Centrales solares fotovoltaicas3. Centrales eólicas4. Centrales hidroeléctricas5. Centrales geo-termoeléctricas

No renovables:

1. Centrales nucleares2. Combustibles fósiles:

Centrales de ciclo combinado (quemadores de gas natural)

Centrales de turbo-gas

Las diferentes fuentes de energía eléctrica son:

Pila: QuímicaBatería

FUENTES DE

Energía solar: Fotocelda Mecánica (electromagnética)

-Alternador-Dinamo

Eólica Hidráulica Nuclear Térmica

Energía mecánica

es la energía que se debe a la posición y al movimiento de un cuerpo, por lo tanto, es la suma de las energías potencial y cinética de un sistema mecánico. Expresa la capacidad que poseen los cuerpos con masa de efectuar un trabajo.

Se define energía mecánica como la suma de sus energías cinética y potencial de un cuerpo:

Em = ½ m . v2 + m . g . h

La energía existe en el universo en varias formas: energía mecánica, energía electromagnética, energía química, energía termal, y energía nuclear. En términos simples, el universo no es más que una transformación continua de energía. Podemos definir el concepto energía como la habilidad de causar cambios. Es decir, un objeto tiene energía si posee la habilidad de causar cambios en las propiedades físicas o químicas de otros objetos.

La energía mecánica de un objeto está asociada a su velocidad y su posición. Resulta imposible observar la energía mecánica de un objeto. Sin embargo, podemos estudiar la energía mecánica cuando se transforma de una forma a otra o cuando se transfiere de un lugar a otro. A esta transformación o transferencia de energía la llamamos trabajo. Normalmente el concepto trabajo es asociado al esfuerzo físico o mental a través del cual en ocasiones obtenemos una remuneración económica. Sin embargo, en la ciencia trabajo se refiere única y exclusivamente a la transformación o transferencia de energía.

Consideremos un objeto que se mueve cierto desplazamiento “d”, bajo la acción de una fuerza “F”, constante. El trabajo realizado por la fuerza se define como el producto de la magnitud de la fuerza que actúa en dirección del desplazamiento y la magnitud del desplazamiento.

W = F d

De acuerdo a la definición de trabajo, una fuerza realiza trabajo en un objeto cuando las siguientes dos condiciones se cumplen:

1. el objeto se desplaza

2. la fuerza es en la dirección del desplazamiento

Si aplicamos una fuerza sobre un objeto y el mismo no se desplaza, podemos concluir que el trabajo realizado es cero. Aunque nos agotemos físicamente, no se habrá realizado trabajo.

La primera ley de Newton establece que: “Un objeto en reposo o en movimiento con velocidad constante, es decir en línea recta con rapidez constante, permanecerá así hasta que una fuerza externa no balanceada actúe sobre él”. Es decir, para cambiar el movimiento de un objeto, hace falta la acción de una fuerza. Esta fuerza causará un cambio en el estado mecánico del objeto, por lo que podemos concluir que la misma realiza trabajo. En otras palabras, ocurre una transferencia o transformación de energía. Esta energía transferida o transformada producirá un cambio observable en el movimiento del objeto.

Cuando una fuerza no balanceada actúa sobre un objeto, este acelera (F = ma). Si el objeto se desplaza una cierta magnitud “d” entonces la fuerza habrá realizado trabajo.

W = F d

W = (m a) d

La energía es una propiedad que se relaciona con los cambios o procesos de transformación en la naturaleza. Sin energía ningún proceso físico, químico o biológico sería posible.

La forma de energía asociada a las transformaciones de tipo mecánico se denomina energía mecánica y su transferencia de un cuerpo a otro recibe el nombre de trabajo. Ambos conceptos permiten estudiar el movimiento de los cuerpos de forma más sencilla que usando términos de fuerza y constituyen, por ello, elementos clave en la descripción de los sistemas físicos.

El estudio del movimiento atendiendo a las causas que lo originan lo efectúa la dinámica como teoría física relacionando las fuerzas con las características del movimiento, tales como posición y velocidad.

Es posible, no obstante, describir la condición de un cuerpo en movimiento introduciendo una nueva magnitud, la energía mecánica, e interpretar sus variaciones mediante el concepto de trabajo físico. Ambos conceptos surgieron históricamente en una etapa avanzada del desarrollo de la dinámica y permiten enfocar su estudio de una forma por lo general más simple.

En el lenguaje ordinario energía es sinónimo de fuerza; en el lenguaje científico, aunque están relacionados entre sí, ambos términos hacen referencia a conceptos diferentes. Algo semejante sucede con el concepto de trabajo, que en el lenguaje científico tiene un significado mucho más preciso que en el lenguaje corriente.

El movimiento, el equilibrio y sus relaciones con las fuerzas y con la energía, define un amplio campo de estudio que se conoce con el nombre de mecánica.

La mecánica engloba la cinemática o descripción del movimiento, la estática o estudio del equilibrio y la dinámica o explicación del movimiento. El enfoque en términos de trabajo y energía viene a cerrar, pues, una visión de conjunto de la mecánica como parte fundamental de la física.

De todas las transformaciones o cambios que sufre la materia, los que interesan a la mecánica son los asociados a la posición y/o a la velocidad. Ambas magnitudes definen, en el marco de la dinámica de Newton, el estado mecánico de un cuerpo, de modo que éste puede cambiar porque cambie su posición o porque cambie su velocidad. La forma de energía asociada a los cambios en el estado mecánico de un cuerpo o de una partícula material recibe el nombre de energía mecánica.

Una dinamo o dínamo1 es un generador eléctrico destinado a la transformación de flujo magnético en electricidad mediante el fenómeno de la inducción electromagnética, generando una corriente continua.

Alternador

En este artículo:

El alternador (o dínamo) tiene como objetivo convertir la energía mecánica en eléctrica alterna, brindando la corriente eléctrica por las diversas partes del vehículo que lo requieren (encendido, luces, etc) y posibilitando también la carga de la batería.

Están construidos en base al principio que un conductor sometido a un campo magnético variable crea una tensión eléctrica inducida.

Las partes básicas de un alternador son: rotor, estator, puente rectificador y escobillas.

También se encuentra el regulador, que tiene como función regultar la tensión resultante de las diferencia en el giro del motor. Si bien el regulador puede estar integrado al alternador también puede estar fuera de él. Su funcionamiento es alimentar el rotor con diferente tensión modificando así el campo magnético y logrando la regulación de la tensión producida por las bobinas.

El rotor gira y genera un campo magnético según la tensión que se le brinda por las escobillas.

Las escobillas hacen posible el pasaje de tensión al rotor a pesar de su movimiento giratorio. El rozamiento de la escobilla con el rotor provoca el lógico desgaste de éstas, que se va compensando por la acción de un muelle que las va aproximando a medida que se gastan.

Al culminar su vida útil ya no es posible esta solución debido al desgaste total sufrido y se hace necesario remplazarlas por nuevas.

El estator está constituído por tres bobinas conectadas en estrella y tres salidas que generan corriente trifásica, siendo así el encargado de generar la tensión de salida.

Un alternador es una máquina eléctrica, capaz de transformar energía mecánica en energía eléctrica, generando una corriente alterna mediante inducción electromagnética.

Los alternadores están fundados en el principio de que en un conductor sometido a un campo magnético variable se crea una tensión eléctrica inducida cuya polaridad depende del sentido del campo y el valor del flujo que lo atraviesa.

Un alternador es un generador de corriente alterna. Funciona cambiando constantemente la polaridad para que haya movimiento y genere energía. En España se utilizan alternadores con una frecuencia de 50 Hz, es decir, que cambia su polaridad 50 veces por segundo.

El alternador tiene dos partes básicas:

-Inductor: Es la parte del alternador la cual genera el campo magnético variable, lo realiza debido a que es una parte móvil del alternador, esta parte está constituida usualmente por una cabeza hueca de una bobina de conductor, típicamente alambre o hilo de cobre. Los inductores pueden estar también en circuitos integrados, usando el mismo proceso utilizado para

realizar microprocesadores. Los inductores constan a su vez de diversas partes:

-Pieza polar: Es la parte del circuito magnético situada entre la culata y el entrehierro, incluyendo el núcleo y la expansión polar.

-Núcleo: Es la parte del circuito magnético rodeada por el devanado inductor.

-Devanado inductor: Es el conjunto de espiras de cable o material ferromagnético destinado a producir el flujo magnético, al ser recorrido por la corriente eléctrica.

-Expansión polar: Es la parte de la pieza polar próxima al inducido y que bordea al entrehierro.

-Polo auxiliar o de conmutación: Es un polo magnético suplementario, provisto o no, de devanados y destinado a mejorar la conmutación. Suelen emplearse en las máquinas de mediana y gran potencia.

-Culata: Es una pieza de sustancia ferromagnética, no rodeada por devanados, y destinada a unir los polos de la máquina.

Dicho inductor genera un campo magnético variable, al girar o al moverse (aplicando en él una energía mecánica), que afecta a la parte fija del alternador, el estator o inducido.

-Inducido: Parte estática del alternador y está formado por un cilindro hueco de chapas apiladas de hierro o un material ferromagnético con las ranuras en la parte interior, donde se alojan las bobinas. En estas se induce la fuerza electromotriz cuando el inductor gira en el interior del inducido. Las bobinas del inducido se conectan a unas bornas que están en el exterior de la carcasa del alternador con el fin de conectarlas al circuito exterior al que entregan la corriente inducida y dichas bobinas están constituidas generalmente por tres arrollamientos separados y repartidos perfectamente aislados en las 36 ranuras que forman el estator. Estos tres arrollamientos, o fases del alternador, pueden ir conectados según el tipo: en estrella o en triángulo, obteniendose de ambas formas una corriente alterna trifásica, a la salida de sus bornes.

Energía Eólica

Cuando se habla de Energía Eólica se está haciendo referencia a aquella energía contenida en el viento, pues las masas de aire al moverse contienen energía cinética (aquella asociada a los cuerpos en movimiento), las cuales al chocar con otros cuerpos aplican sobre ellos una fuerza. Por eso cuando nos enfrentamos a una ráfaga de viento sentimos que algo nos empuja.

La energía eólica, que no contamina el medio ambiente con gases ni agrava el efecto invernadero, es una valiosa alternativa frente a los combustibles no renovables como el petróleo. Otra característica de la energía producida por el viento es su infinita disponibilidad en función lineal a la superficie expuesta a su incidencia.

Es la generada por la fuerza del viento. Aprovechada desde la antigüedad en los molinos de vientos para moler grano, hoy en día se transforma en electricidad en modernos aerogeneradores. Las ventajas de este tipo de energía es su limpieza con el medio ambiente y el poco coste de su instalación, aunque presenta ciertas dificultadas como la dependencia de la fuerza del viento, que no es constante, además de suponer un peligro para las aves y producir cierto impacto visual y ruido.

es la energía obtenida del viento, es decir, la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire, y que es transmutada en otras formas útiles para las actividades humanas.

En la actualidad, la energía eólica es utilizada principalmente para producir energía eléctrica mediante aerogeneradores. A finales de 2011, la capacidad mundial de los generadores eólicos fue de 238 gigavatios.1 En 2011 la eólica generó alrededor del 3% del consumo de electricidad mundial.2 En España la energía eólica produjo un 16% del consumo eléctrico en 2011.3

La energía eólica es un recurso abundante, renovable, limpio y ayuda a disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero al reemplazar termoeléctricas a base de combustibles fósiles, lo que la convierte en un tipo de energía verde. Su principal inconveniente es la intermitencia del viento

La energía del viento está relacionada con el movimiento de las masas de aire que se desplazan de áreas de alta presión atmosférica hacia áreas adyacentes de baja presión, con velocidades proporcionales al gradiente de presión.

Los vientos son generados a causa del calentamiento no uniforme de la superficie terrestre por parte de la radiación solar, entre el 1 y 2 % de la energía proveniente del sol se convierte en viento. De día, las masas de aire sobre los océanos, los mares y los lagos se mantienen frías con relación a las áreas vecinas situadas sobre las masas continentales.

Los continentes absorben una menor cantidad de luz solar, por lo tanto el aire que se encuentra sobre la tierra se expande, y se hace por lo tanto más liviana y se eleva. El aire más frío y más pesado que proviene de los mares, océanos y grandes lagos se pone en movimiento para ocupar el lugar dejado por el aire caliente.

Parque eólico.

Para poder aprovechar la energía eólica es importante conocer las variaciones diurnas y nocturnas y estacionales de los vientos, la variación de la velocidad del viento con la altura sobre el suelo, la entidad de las ráfagas en espacios de tiempo breves, y valores máximos ocurridos en series históricas de datos con una duración mínima de 20 años. Es también importante conocer la velocidad máxima del viento. Para poder utilizar la energía del viento, es necesario que este alcance una velocidad mínima que depende del aerogenerador que se vaya a utilizar pero que suele empezar entre los 3 m/s (10 km/h) y los 4 m/s (14,4 km/h), velocidad llamada "cut-in speed", y que no supere los 25 m/s (90 km/h), velocidad llamada "cut-out speed".

La energía del viento es utilizada mediante el uso de máquinas eólicas (o aeromotores) capaces de transformar la energía eólica en energía mecánica de rotación utilizable, ya sea para accionar directamente las máquinas operatrices, como para la producción de energía eléctrica. En este último caso, el sistema de conversión, (que comprende un generador eléctrico con sus sistemas de control y de conexión a la red) es conocido como aerogenerador.

En la actualidad se utiliza, sobre todo, para mover aerogeneradores. En estos la energía eólica mueve una hélice y mediante un sistema mecánico se hace girar el rotor de un generador, normalmente un alternador, que produce energía eléctrica. Para que su instalación resulte rentable, suelen agruparse en concentraciones denominadas parques eólicos.

Un molino es una máquina que transforma el viento en energía aprovechable, que proviene de la acción de la fuerza del viento sobre unas aspas oblicuas unidas a un eje común. El eje giratorio puede conectarse a varios tipos de maquinaria para moler grano, bombear agua o generar electricidad. Cuando el eje se conecta a una carga, como una bomba, recibe el nombre de molino de viento. Si se usa para producir electricidad se le denomina generador de turbina de viento. Los molinos tienen un origen remoto.

La energía eólica pertenece al conjunto de las energías renovables o también denominadas energías alternativas. La energía eólica es el tipo de energía renovable más extendida a nivel internacional por potencia instalada (Mw) y por energía generada (Gwh).

La energía eólica procede de la energía del sol (energía solar), ya que son los cambios de presiones y de temperaturas en la atmósfera los que hacen que el aire se ponga en movimiento, provocando el viento, que los aerogeneradores aprovechan para producir energía eléctrica a través del movimiento de sus palas (energía cinética).

Actualmente muchos países cuentan con la energía eólica como una fuente de energía primaria en pleno desarrollo. Los países que destacan como futuros grandes generadores de energía eólica son: China, India, Sudamérica y EE.UU. De hecho, China cuenta ya con grandes fabricantes de aerogeneradores que han conseguido tecnologías muy fiables.

Una de las formas de energía eólica más conocida es la energía eólica terrestre, ya que estamos familiarizados a ver aerogeneradores en tierra, sin embargo, la superficie del mar es tan extensa, y se presenta en ella el recurso eólico más abundante de la tierra, que se han desarrollado en los últimos años tecnologías para instalar aerogeneradores en el mar. Esta forma de energía eólica se conoce como energía eólica offshore o eólica marina.

El aerogenerador consta de varias partes un esquema general de cómo funciona el aerogenerador esta dado por la siguiente figura:

Palas del rotor: Es donde se produce el movimiento rotatorio debido al viento. Eje: Encargado de transmitir el movimiento rotatorio. Caja de engranajes o Multiplicadores: Encargados de cambiar la frecuencia de giro del eje a otra menor o mayor según dependa el caso para entregarle al generador una frecuencia apropiada para que este funcione. Generador: Es donde el movimiento mecánico del rotor se transforma en energía eléctrica. Además de estos componentes básicos se requieren otros componentes para el funcionamiento eficiente y correcto del aerogenerador en base a la calidad de servicio de la energía eléctrica, alguno de ellos son: 

Controlador electrónico: que permite el control de la correcta orientación de las palas del rotor, también en caso de cualquier contingencia como sobrecalentamiento del aerogenerador lo para. Unidad de refrigeración: Encargada de mantener al generador a una temperatura prudente. Anemómetro y la Veleta: Cuya función están dedicadas a calcular la velocidad del viento y la dirección de este respectivamente.Están conectadas al controlador electrónico quien procesa estas señales adecuadamente. 

La forma de aprovechamiento consiste en transformar la energía eólica en energía mecánica. La energía del viento se ha utilizado esencialmente en molinos de viento, los cuales han permitido principalmente el bombeo de agua, la trilla y molienda de productos agrícolas y en los últimos años, generación de electricidad.

Las características básicas, que permiten analizar la aplicación de la energía eólica son las siguientes:

Zona de emplazamiento.

Velocidad del viento en km/h o m/seg.

Dirección de acuerdo a la orientación y su variabilidad.

Cada zona geográfica posee distintas características de vientos, por lo tanto, para poder identificar un determinado lugar, es necesario conocer o determinar las variaciones de velocidad del viento mensuales, tener una medida de la variación del viento día a día, conocer las fluctuaciones dentro del mismo día (ej: calma por la mañana, fuerte en la tarde) y por supuesto su dirección preferente. Con estos parámetros es posible determinar el dispositivo más conveniente para el lugar.

El aprovechamiento de la energía eólica constituye una alternativa muy importante y competitiva, por lo que es muchísima en la actualidad su aplicación a nivel mundial, como parque generador eléctrico, mediante la ejecución de centrales o usinas eólicas.