Generadores, Tipos Y Componentes

INTRODUCCIÓN

Los generadores son un grupo de aparatos que se utilizan para convertir la energía mecánica en eléctrica, o a la inversa, con medios electromagnéticos. A una máquina que convierte la energía mecánica en eléctrica se le denomina generador, alternador o dinamo, y a una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica se le denomina motor.

Tanto los motores como los generadores tienen dos unidades básicas: el inductor, que crea el campo magnético y que suele ser un electroimán, y la armadura o inducido, que es la estructura que sostiene los conductores que cortan el campo magnético y transporta la corriente inducida en un generador, o la corriente de excitación en el caso del motor.

Existe además una necesidad de optimizar el rendimiento de estas unidades y otros componentes industriales, tanto mecánicos, como eléctricos y electrónicos, de los procesos dentro de las instalaciones de una planta industrial a través de los diferentes tipos de mantenimiento mediante la utilización de diversos tipos de herramientas.

Por otro lado, las bombas de transferencias, como su nombre lo indica, trasladan fluidos de un lugar a otro.

Con la finalidad de ampliar estos temas, a continuación conoceremos sobre: Tipos de generadores y cómo están conformados, dibujos; tipos de mantenimientos y que se hace en cada uno de ellos; ¿Qué son bombas de transferencias y cuáles son los tipos de fluidos que existen?; ¿Cómo están conformadas las bombas?, dibujo; ¿Cómo se clasifican las bombas?; herramientas de mano y ¿Desde cuándo comienza la escala de las llaves?

Tipos de generadores y cómo están conformados. Dibujos

• Generadores Electromecánicos

En este tipo de generadores, un motor de cualquier tipo (térmico alternativo, turbinas de vapor, o gas , hidráulico, eólico ) mueve el eje de una maquina eléctrica basada en la ley de Lenz, o sea en las corrientes inducidas en los bobinados de la maquina , por los campos magnéticos que ella misma crea o existen en su interior.

La mayoría de estos generadores son alternadores trifásicos, que producen tensiones normalizadas en corriente alterna que pueden inyectarse a la red general por medio de transformadores, y su energía puede ser consumida incluso a miles de kilómetros.

Así mismo, existen también generadores electromecánicos de corriente continua, llamados dinamos, pero su importancia actual es mínima, debido a la mayor eficiencia de la producción y sobre todo del transporte de la corriente alterna. También es debido al menor coste, simplicidad, y constancia de la velocidad de giro del motor asíncrono trifásico, el más importante en la mayoría de las aplicaciones industriales. Prácticamente la totalidad de la energía eléctrica del planeta es producida por estos alternadores.

Es preciso señalar que cuando se precisa corriente continua, (por ejemplo, para electrónica, o para almacenaje) se rectifica la alterna. También, la facilidad de regulación vía electrónica por los semiconductores, de los motores industriales de alterna, está propiciando la desaparición de los motores y generadores de corriente continua para potencias grandes y medias. Recordemos que la energía eólica, es energía cinética del viento que mueve un generador mecánico, la energía nuclear produce calor en los reactores, calor que vaporiza el agua que mueve las turbinas de vapor que a su vez mueven generadores electromecánicos.

• Generadores Electroquímicos

Este tipo de generadores son las pilas o baterías recargables de acumuladores, los cuales se basan en fenómenos electroquímicos, producidos por intercambios y trasiegos iónicos entre metales sumergidos en electrolitos. Las pilas desechables se usan en pequeñas aplicaciones eléctricas.

Los acumuladores eléctricos se utilizan para almacenar la corriente eléctrica producida por otros medios y utilizarla cuando sea preciso. Se utilizan cada vez mas en tracción eléctrica, (carretillas, automoción). Los más extendidos son de Pb-ácido y alcalinos de Ni-Cd y Ni-MeH. El gran peso y coste respecto a la pequeña energía almacenada son sus inconvenientes.

Actualmente, no se conoce un método de almacenamiento masivo y rentable de energía eléctrica, y en su enorme mayoría debe consumirla a la velocidad que la produce.

• Generadores Fotovoltaicos

Este tipo de generadores son los paneles fotovoltaicos de silicio amorfo o monocristalino, los cuales por su creciente importancia como energía renovable y de bajo impacto ambiental y visual, ausencia de piezas móviles y casi nulo mantenimiento, constituyen un medio de producción en constante desarrollo y creciente uso, sobre todo en zonas remotas, ya que su coste de fabricación es aun relativamente alto, y no puede competir con la red eléctrica convencional donde ésta esté implantada.

Estos generan corriente eléctrica continua directamente de la energía radiante solar, por fenómenos fotovoltaicos en el silicio, que no son explicables intuitivamente y requieren modelos quánticos para una mejor comprensión.

Cabe destacar que las energías renovables son dispersas (de baja concentración), y de flujo no constante, y requieren captadores relativamente extensos respecto a la potencia suministrada.

En la práctica se obtienen potencias máximas de unos 100 a 150 w por m2 de panel captador (en latitudes próximas a Canarias) cuyo coste actual es del orden 600 € /m2. La energía de estos paneles se acumula en baterías, y de ellas o bien se usa directamente la corriente continua, o se transforma con facilidad en alterna por onduladores electrónicos.

• Otros generadores

Existen otros medios de producir corriente eléctrica por otros principios físicos, como el par termoeléctrico, el efecto piezoeléctrico, o la magnetohidrodinámica, pero no se utilizan en producción continua de energía eléctrica por su escasa aportación energética, o por estar en vías de investigación.

1. Generadores de corriente continua

Si una armadura gira entre dos polos de campo fijos, la corriente en la armadura se mueve en una dirección durante la mitad de cada revolución, y en la otra dirección durante la otra mitad. Para producir un flujo constante de corriente en una dirección, o continua, en un aparato determinado, es necesario disponer de un medio para invertir el flujo de corriente fuera del generador una vez durante cada revolución.

En las máquinas antiguas esta inversión se llevaba a cabo mediante un conmutador, un anillo de metal partido montado sobre el eje de una armadura. Las dos mitades del anillo se aislaban entre sí y servían como bornes de la bobina. Las escobillas fijas de metal o de carbón se mantenían en contra del conmutador, que al girar conectaba eléctricamente la bobina a los cables externos. Cuando la armadura giraba, cada escobilla estaba en contacto de forma alternativa con las mitades del conmutador, cambiando la posición en el momento en el que la corriente invertía su dirección dentro de la bobina de la armadura.

Así se producía un flujo de corriente de una dirección en el circuito exterior al que el generador estaba conectado. Los generadores de corriente continua funcionan normalmente a voltajes bastante bajos para evitar las chispas que se producen entre las escobillas y el conmutador a voltajes altos. El potencial más alto desarrollado para este tipo de generadores suele ser de 1.500 V. En algunas máquinas más modernas esta inversión se realiza usando aparatos de potencia electrónica, como por ejemplo rectificadores de diodo.

Los generadores modernos de corriente continua utilizan armaduras de tambor, que suelen estar formadas por un gran número de bobinas agrupadas en hendiduras longitudinales dentro del núcleo de la armadura y conectadas a los segmentos adecuados de un conmutador múltiple. Si una armadura tiene un solo circuito de cable, la corriente que se produce aumentará y disminuirá dependiendo de la parte del campo magnético a través del cual se esté moviendo el circuito. Un conmutador de varios segmentos usado con una armadura de tambor conecta siempre el circuito externo a uno de cable que se mueve a través de un área de alta intensidad del campo, y como resultado la corriente que suministran las bobinas de la armadura es prácticamente constante.

Los campos de los generadores modernos se equipan con cuatro o más polos electromagnéticos que aumentan el tamaño y la resistencia del campo magnético. En algunos casos, se añaden interpolos más pequeños para compensar las distorsiones que causa el efecto magnético de la armadura en el flujo eléctrico del campo.

Los generadores de corriente continua se clasifican según el método que usan para proporcionar corriente de campo que excite los imanes del mismo. Un generador de excitado en serie tiene su campo en serie respecto a la armadura. Un generador de excitado en derivación, tiene su campo conectado en paralelo a la armadura. Un generador de excitado combinado tiene parte de sus campos conectados en serie y parte en paralelo.

Los dos últimos tipos de generadores tienen la ventaja de suministrar un voltaje relativamente constante, bajo cargas eléctricas variables. El de excitado en serie se usa sobre todo para suministrar una corriente constante a voltaje variable. Un magneto es un generador pequeño de corriente continua con un campo magnético

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