¿Que es un Generador Eléctrico? ¿Como funciona?

¿Que es un Generador Eléctrico? ¿Como funciona?

¿Que es un Generador Eléctrico? Definición

Los generadores eléctricos son dispositivos que suministran energía eléctrica. Principalmente se utilizan para generar electricidad para abastecer cortes de energía o para prevenir la discontinuidad de las actividades. En la actualidad existen muchas configuraciones eléctricas y físicas para su uso en diferentes aplicaciones. A continuación, veremos el funcionamiento de un generador eléctrico, viendo sus principales partes y como es que funciona en las aplicaciones.

¿Cómo funciona un generador eléctrico? ¿Para que sirve un generador electrico?

Un generador eléctrico es un dispositivo capaz de convertir la energía mecánica, la cual obtiene de una fuente externa. Es importante comprender que un generador no crea la energía eléctrica, sino que utiliza la energía mecánica para forzar el movimiento de las cargas eléctricas, que están presentes en el cable de sus devanados (rollo de alambre) a través de un circuito eléctrico externo. Ese flujo de cargas eléctrica forman la corriente eléctrica de salida que es suministrada por el generador. La fuerza mecánica puede prevenir de la fuerza del agua, la cual mediante turbinas hacen trabajar al generador o también con la fuerza mecánica del viento (energía eólica).

Quien invento el generador eléctrico

El generador eléctrico de la actualidad funciona con el principio de la inducción electromagnética, la cual fue descubierta por Michael Faraday en el año 1831. Faraday descubrió que el flujo de cargas eléctricas podía ser inducido moviendo un conductor eléctrico, ejemplo, un cable que contiene cargas eléctricas en un campo magnético. Ese movimiento es el que crea la diferencia de voltajes entre dos extremos del cable o conductor eléctrico, el cual provoca que las cargas fluyan, generando corriente eléctrica.

Partes de un Generador Eléctrico

Los componentes principales de un generador electrico son:

  1. Motor
  2. Alternador
  3. Sistema de combustible
  4. Regulador de voltaje
  5. Sistemas de enfriamiento y escape
  6. Sistema de lubricación
  7. Cargador de batería
  8. Panel de control
  9. Ensamblaje / armazón principal

Motor

El motor es la fuente de la energía mecánica que va de entrada al generador. El tamaño del motor es proporcional a la potencia máxima que un generador puede suministrar. Existen varias cosas que se deben tener en cuenta a la hora de elegir un motor para un generador. Se debe consultar que especificaciones tiene el motor y cuales son sus programas de mantenimiento antes de comprar uno.

Tipo de combustible: Existen muchos tipos de motores, los cuales pueden generar con gasolina, diésel, propano o gas natural. Por lo general, los motores pequeños funcionan con gasolina, mientras que los motores mas potentes y grandes funcionan con diésel, gas propano, propano liquido o gas natural.

Válvulas aéreas (OHV): Los motores OHV se diferencian por tener válvulas de admisión y escape del motor, las cuales están ubicadas en la cabeza del cilindro del motor, en vez de esta sobre el bloque. Los motores OHV posee grandes ventajas sobre otros motores:

  • Diseño compacto
  • Mecanismo de operación más simple
  • Durabilidad
  • Es fácil de usar en operaciones
  • Bajo nivel de ruido durante las operaciones
  • Niveles de emisión bajos

Aunque, los motores OHV son mucho mas caros.

CIS en el cilindro del motor: El CIS es un revestimiento que va en el cilindro del motor, el cual reduce el desgaste de la pieza, garantizando una mayor durabilidad. La mayoría de los motores OHV vienen equipados con CIS, pero antes de comprar es esencial verificar las características del generador eléctrico.

Alternador (dinamo)

El alternador es la parte del generador que convierte la energía mecánica que suministra el motor por una salida de electricidad. El cual contiene varias piezas estacionarias y móviles dentro de una carcasa. Los componentes internos trabajan en conjunto para poder realizar un movimiento relativo entre los campos magnéticos y eléctricos, que a su vez generan electricidad.

Estator: Es un componente estacionario. Contiene un conjunto de conductores eléctricos enrollados en una bobina sobre un núcleo de hierro.

Rotor/Armadura: Se trata de un componente móvil que produce un campo magnético rotativo en tres formas diferentes:

  1. Por inducción: Son alternadores sin escobillas, utilizados normalmente en los generadores de gran potencia y tamaño.
  2. Generador eléctrico con imanes: Esto es mas común en los generadores eléctricos mas pequeños.
  3. Mediante excitador: Un excitador es una fuente de corriente continua que energiza el rotor mediante un conjunto de anillos deslizantes y cepillos conductores.

El rotor es el que genera un campo magnético móvil por alrededor del estator, el cual induce una diferencia de voltaje entre los devanados del estator. Produciendo una salida de corriente alterna del generador.

Ahora bien, a continuación veremos que factores se deben tener en cuenta a la hora de elegir, o evaluar un alternador para el generador:

Los siguientes son los factores que debe tener en cuenta al evaluar el alternador de un generador:

Carcasa de metal Vs carcasa de plástico: Como es sabido, una carcasa de metal brinda una mayor durabilidad de un alternador. Las carcasas de plásticos suelen deformarse con el tiempo, provocando la exposición de algunas partes del alternador. Aumentando los peligros para el usuario, como el desgaste acelerado de las piezas.

Rodamientos: Se deben elegir rodamientos de bolas (rulemanes) ya que duran mucho mas.

Diseño sin escobillas: Un alternador sin escobillas no requiere de mucho mantenimiento ademas produce una potencia mas limpia.

Sistema de combustible

El tanque de combustible posee una capacidad para poder mantener a un generador eléctrico funcionando de 6 a 8 horas. En los generadores mas pequeños, el tanque es parte de la base del generador, en cambio en los generadores mas grandes, es necesario instalar un tanque de combustible externo. Y para dichas instalaciones se debe tener permisos de la ciudad.

Los sistemas de combustibles están compuesto por:

Conexión de tubería: El cual va desde el tanque hasta el motor, el cual suministra el combustible dirigiéndolo hacia el motor.

Tubo de ventilación: El tanque de combustible posee una tubería de ventilación para evitar que se acumule presión o vació durante el llenado o drenaje.

Conexión de desbordamiento: Esto se requiere por si ocurre cualquier desbordamiento en el proceso de llenado del tanque, evitando derrame en el grupo electrógeno.

Bomba de combustible: Esta transfiere el combustible desde el tanque de almacenamiento al tanque de utilización. La bomba se opera de forma electrónica.

Separador de agua / filtro de combustible: Es el encargado de separar el agua del combustible liquido, esto es para proteger los otros componentes del generador contra la corrocion.

Inyector de combustible: Automiza el combustible, rociando la cantidad requerida de combustible en la cámara de combustión dentro del motor.

Regulador de voltaje

Es el encargado de regular el voltaje de salida del generador. Este mecanismo posee un gran papel dentro del ciclo de regulación del voltaje.

Regulador de voltaje: El regulador de voltaje toma una porción de la corriente alterna para convertirla en corriente continua. El regulador alimenta con esta corriente (cc) a un grupo de devanados secundarios ubicados en el estator, mas conocidos como bobinados de excitación.

Bobinado del excitador: Conversión de la corriente continua a corriente alterna. Los bobinados que están en el excitador genera una pequeña cantidad de corriente alterna. Los devanados dentro del excitador van conectados a unidades de rectificadoras giratorios.

Rectificadores Giratorios: Conversión de corriente alterna a corriente continua. Estos rectifican la corriente alterna que es generada por los devanados del excitador, convirtiéndola en corriente continua (cc). Esta corriente continua alimenta al rotor para poder crear el campo electromagnético, ademas del campo magnético de la armadura/rotor.

Rotor / Armadura: Convierte la corriente continua a voltaje AC. El rotor induce una mayor tensión de corriente alterna mediante los devanados del estator, por lo cual el generador ahora produce una salida de corriente alterna (CA) de mayor voltaje.

Dicho ciclo se continua hasta que el generador pueda comenzar a producir un voltaje de salida completamente operativa. A medida que el generador aumenta su capacidad de voltaje, el regulador de voltaje produce menos corriente continua. Cuando el generador de electricidad alcanza su capacidad operativa, el regulador queda en un estado de equilibro, produciendo solo corriente continua suficiente para poder mantener al generador en un nivel operativo.

Al conectar un dispositivo al generador, su voltaje de salida se reducirá. Por lo cual, el regulador de voltaje activara el ciclo anterior hasta que el generador pueda cubrir la demanda de salida.

Sistemas de enfriamiento y escape

Sistema de enfriamiento

Al utilizar de forma continua un generador provoca que muchos de sus componente se calienten. Por lo tanto, es esencial poder tener un sistema de refrigeración y de ventilación para poder retirar el calor producido en el generador.

En los generadores eléctricos es habitual utilizar agua como refrigerante, pero dicho sistema solo es aplicado en generadores grandes, los cuales son destinado a generar mas de 2250 KW. El hidrógeno es muy usado para refrigerar los devanados del estator, debido a que es mucho mas eficiente para absorber el calor. El hidrógeno elimina el calor y lo transfiere mediante un intercambiador de calor a un circuito de enfriamiento.

Obviamente, los sistemas de refrigeramiento necesitan de un mantenimiento diario, pues la falta de agua podría ser muy perjudicial para un generador. Ademas los intercambiadores de calor requieren una limpieza cada 2.400 horas de funcionamiento.

Sistema de escape

Los generadores eléctricos emiten gases de escape como cualquier motor a diésel o de gas. Por lo tanto, se requiere instalar un sistema de escape para poder eliminar los gases de escape. Es algo que se tiene que manejar con cuidado, pues la intoxicación por monoxido de carbono sigue siendo una de las causas de muertes mas comunes. Por lo cual, el tubo de escape debe estar al aire libre lejos de puertas, ventanas y de cualquier otro tipo de abertura.

Siguiente >

Articulos relacionados a la energia