Fundamentos de la Electricidad: Generación, Tipos y Centrales Energéticas

Conceptos Fundamentales de la Electricidad

¿Qué es un Generador?

Un generador es un dispositivo que crea y mantiene la tensión necesaria para que se produzca y se mantenga una corriente eléctrica.

Métodos de Generación Eléctrica

• Mediante reacciones químicas (pilas y baterías)
• Por movimiento (máquinas electromagnéticas)
• A partir de la luz (células fotovoltaicas)
• Por fricción
• Mediante presión (efecto piezoeléctrico)
• Por calentamiento (efecto termoeléctrico)

Tipos de Corriente Eléctrica

• Corriente Continua (CC): Los electrones fluyen siempre en el mismo sentido.
• Corriente Alterna (CA): Los electrones cambian de sentido periódicamente.

Dispositivos de Conversión y Generación

• Una fuente de alimentación transforma la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC).
• Un inversor de corriente transforma la corriente continua (CC) en corriente alterna (CA).
• Una pila genera corriente continua (CC).
• Un alternador genera corriente alterna (CA).

Principios Electromagnéticos Clave

• Oersted: Demostró que una corriente eléctrica es capaz de producir un campo magnético.
• Faraday: Demostró que un campo magnético es capaz de producir una corriente eléctrica (inducción electromagnética).

Funcionamiento de Máquinas Eléctricas

Alternador

El alternador funciona al girar una bobina dentro de un campo magnético (inductor). Este movimiento genera una corriente eléctrica, y cada vez que la bobina completa media vuelta, la dirección de la corriente generada cambia de sentido, produciendo corriente alterna.

Motor Eléctrico

En un motor eléctrico, la corriente eléctrica (por ejemplo, de una pila) llega a la bobina a través de las escobillas. Esta corriente produce un campo magnético que interactúa con un campo magnético fijo, generando una fuerza que hace girar la bobina y, por ende, el motor.

Componentes y Aplicaciones Comunes

• Motor
• Bombilla
• Resistencia de estufa
• Batería

Generación de Electricidad a Gran Escala: Centrales Eléctricas

Central Térmica Convencional

El funcionamiento de una central térmica convencional se basa en la quema de un combustible (carbón, gas, petróleo) en el quemador de una caldera. El calor generado transforma el agua en vapor a alta temperatura y presión. Este vapor se dirige hacia una turbina, haciéndola girar. Tras pasar por la turbina, el vapor se enfría en un condensador (mediante un circuito de refrigeración con agua fría), volviendo a su estado líquido para ser bombeado y reiniciar el ciclo. La turbina, al girar, impulsa un generador que es el encargado de producir la energía eléctrica.

Central Nuclear

En una central nuclear, la energía se obtiene a partir de la fisión nuclear en el reactor. El calor liberado calienta un circuito primario. Este calor se transfiere a un generador de vapor, donde el agua de un circuito secundario se convierte en vapor a alta presión. Este vapor impulsa las turbinas, que a su vez hacen girar el generador para producir electricidad. Posteriormente, el vapor es enfriado y condensado para reiniciar el ciclo.

Central Hidroeléctrica

En una central hidroeléctrica, el agua se almacena en una presa. Al abrir las compuertas, el agua cae a gran presión a través de conductos hasta llegar a las turbinas, haciéndolas girar. El movimiento de las turbinas impulsa el generador, que transforma la energía mecánica en energía eléctrica.

Transporte y Eficiencia de la Energía

• La electricidad generada se transporta a través del tendido eléctrico.
• Durante el transporte y la transformación, se producen pérdidas de energía, principalmente en forma de calor.

Distribución de la Energía Eléctrica

Una vez producida en la central eléctrica, la electricidad es elevada a alta tensión mediante transformadores. Esto permite su transporte eficiente a grandes distancias a través del tendido eléctrico, minimizando las pérdidas. Antes de llegar a los puntos de consumo, en los centros de transformación, la tensión se reduce a niveles seguros para su uso doméstico e industrial.

Fuentes de Energía Renovable

Energía Solar

La energía solar es una fuente de energía renovable obtenida directamente de la radiación electromagnética del sol, principalmente a través de paneles fotovoltaicos o sistemas termosolares.