1. Apuntes de MªCarmen Gómez Pinillos
PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
1º Paso: Obtención de 2º Paso: Obtención de altas temperaturas para 3º Paso: Movimiento de una turbina. 4º Paso: Movimiento de un alternador y
combustible calentar un fluido (normalmente agua) y producción de corriente alterna.
obtener vapor
Petróleo Quema de combustible El vapor generado sale a presión, La turbina está acoplada mediante un eje
Carbón conduciéndolo por tuberías de manera forzada, a un alternador de manera que le
Biocombustible de manera que luego sale por una boquilla transmite el giro a este.
Aprovechamiento de eyectora transformándose su energía cinética
residuos en un chorro a presión.
Uranio enriquecido Fisión: bombardeo de los átomos de uranio con
neutrones para obtener átomos más ligeros.
Transmisión y aumento del calor producido por el
sol gracias a la reflexión de los rayos solares y a
su concentración en un punto a través de la
geometría cilindro-parabólica
Geotérmica: Aprovechamiento del calor producido
por la desintegración de sustancias radioactivas
en el núcleo terrestre
En las centrales eólicas el viento hace girar las
aspas que están acopladas mediante un eje a la
turbina, transmitiéndole el giro a esta.
La fuerza de las mareas se aprovecha de
manera que cuando la marea baja, provoca el
giro de la turbina
En las centrales hidroeléctricas se aprovecha la
fuerza del agua al caer para hacer girar la
turbina
Solar fotovoltaica: Generación directa de
energía eléctrica debido al efecto
fotoeléctrico. Produce corriente continua
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2. Apuntes de MªCarmen Gómez Pinillos
Todas las centrales eléctricas excepto las fotovoltaicas disponen de un grupo turbina-alternador, vamos a
pues a describir el funcionamiento de estos elementos:
TURBINAS
La turbina es un mecanismo destinado a transformar la fuerza o presión de un fluido (vapor de agua,
agua líquida o gas) en movimiento giratorio. Consta de una corona circular móvil, llamada rotor o rodete,
que gira en el interior de otra pieza fija, denominada estator. Al atravesar la turbina, la presión del fluido
hace mover los álabes o paletas del rotor, que se mueven con movimiento circular. En las turbinas de
vapor, el rotor consta de varios álabes que se encuentran distribuidos a lo largo del eje. El diámetro de
los álabes aumenta progresivamente desde el extremo por donde entra el vapor hasta el extremo por el
que sale, con lo que el vapor se va expandiendo a medida que avanza. Esto da a estas turbinas un
aspecto característico.
Las turbinas se emplean para alimentar el turbogenerador en las centrales térmicas, donde funcionan
como mecanismos capaces de transformar en energía mecánica, la energía cinética del fluido, que se
produjo gracias a la energía térmica generada en la caldera.
Las turbinas pueden también funcionar con agua en vez de con vapor.
Dentro de las turbinas hidráulicas destacan la turbina Pelton, Francis y Kaplan. Según el tipo de caudal
se usan unas u otras y se diferencian en la forma de las palas y su manera de ajustarse al caudal o de
expandirse el fluido en el interior de las mismas.
El giro de las aspas hace que gire el eje al que se encuentra acoplada, al otro extremo de este se
encuentra un alternador.
ALTERNADOR
Fundamentos del alternador:
Oersted conectó una brújula (un dispositivo magnético) a un circuito, vio que la aguja de la brújula
detectaba el paso de corriente, y se orientaba con respecto al circuito.
La brújula lo que hace es girar su aguja al detectar un campo magnético, luego lo único que podía
significar aquello es que el circuito se había transformado en un imán, generando un campo magnético.
Se comprobó así que existía una relación entre electricidad y magnetismo. El movimiento de carga
eléctrica a través de un conductor genera un campo magnético. Este es el fundamento del relé, que al
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3. Apuntes de MªCarmen Gómez Pinillos
pasar una corriente eléctrica a través de él genera un campo magnético que atrae un contacto de metal,
o el timbre, que al pasar corriente atrae un martillo metálico que golpea una campanilla.
Pues bien, fue Michael Faraday el que descubrió el efecto contrario: entre dos imanes se produce un
campo magnético, que lo puedes imaginar como un montón de flechas que van desde un imán al de polo
contrario. En el medio colocamos una espira o lo que es lo mismo un conductor eléctrico (cobre,etc…)
que suele tener forma rectangular, al hacer girar esta espira hacemos que varíe el número de flechas que
atraviesan el espacio rectangular, es decir, la cantidad de campo magnético que atraviesa el conductor.
Esta variación de campo magnético produce la aparición de una corriente eléctrica en el interior del
conductor. Este es el fundamento de los alternadores y dinamos.
En el caso anterior el movimiento de carga eléctrica generaba un campo magnético, y en este caso la
variación del campo magnético que atraviesa un conductor, genera corriente eléctrica.
Tipos de corrientes:
La corriente continua tiene siempre un valor positivo y contaste,
siempre el mismo. En un circuito, la corriente continua va desde el polo
positivo al negativo.
La corriente alterna toma valores positivos y negativos, como vemos
en el dibujo. No tiene un valor contaste, sino que varía desde un valor
positivo máximo (el pico de la curva superior) a un valor negativo mínimo
(el pico de la curva inferior). La más conocida es la corriente alterna
senoidal, que tiene la forma de la función matemática del mismo
nombre. En un circuito la parte positiva de la corriente irá del polo
positivo al negativo, y la parte negativa de la corriente del polo negativo
al positivo.
Para generar corriente continua se utilizan las dinamos, en las que al final de la espira se coloca un
anillo, que al girar con el giro de la espira tocará dos escobillas que son las que están conectadas a un
circuito eléctrico. Como vemos hay solo un polo positivo desde el que sale la corriente hasta el otro polo
negativo.
Para generar corriente alterna se colocan dos anillos en vez de uno, cada uno contacta de manera
diferente con los extremos de la espira, de manera que en cada extremo hay un polo positivo y un polo
negativo haciendo que la corriente circule en dos sentidos diferentes como ocurre en corriente alterna.
Este es el funcionamiento del alternador.
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4. Apuntes de MªCarmen Gómez Pinillos
La corriente alterna que genera el alternador tiene forma senoidal, podemos ver la espira como una
flecha (vector) que va girando de manera que describe un círculo, cada posición de la flecha en el círculo
nos da una posición en un gráfico en el que representamos la posición del vector respecto al tiempo. La
figura obtenida es la función seno:
La corriente alterna es la que llega a nuestras casas y la que consumen nuestros electrodomésticos. Hay
una potencia asociada a la corriente continua que es la que nosotros hemos aprendido a calcular y otra
potencia asociada a la corriente alterna.
Aplicando cálculos matemáticos basados en trigonometría vemos que la potencia asociada a la corriente
alterna se puede obtener como la suma de la potencia asociada a una corriente continua, de algún modo
equivalente a la que tenemos, y que se llama potencia activa, y otra que sirve para mantener unos
campos magnéticos y eléctricos, llamada potencia reactiva.
La potencia que sirve para que los electrodomésticos realicen un trabajo, la que viene indicada en sus
etiquetas, es la potencia activa, la otra no la conocemos, pero hay que tenerla en cuenta para saber la
potencia total cuando conectamos distintos aparatos, para que no sobrepasen la potencia que tenemos
contratada. Por eso no nos basta solo con sumar las potencias que nos vienen indicadas en las etiquetas
para saber la que realmente estamos consumiendo.
Como calcular esta otra potencia es algo complejo para lo que aun nos faltan muchas herramientas
matemáticas y conocimientos que se adquirirán en niveles posteriores.
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5. Apuntes de MªCarmen Gómez Pinillos
Webs relacionadas:
Funcionamiento del generador: www.tecnotic.com pinchad en la ficha animaciones, en la página 3 se encuentra el
bloque de electricidad y electromagnetismo, pinchad en el enlace Generador de corriente. En el enlace Induction se
simula el experimento de Faraday. En Campo Magnético De Una Corriente Rectilínea, se puede ver el experimento
de Oesterd. Estos dos experimentos también se pueden ver en el Poder De La Electricidad en la parte de
Fenómenos Electromagnéticos. Un buen resumen de todo lo visto se puede ver en Imanes Y Corriente Eléctrica.
Diferencia entre corriente continua y corriente alterna: www.tecnotic.com pinchad en la ficha animaciones, en la
página 3 se encuentra el bloque de Electricidad y Electromagnetismo, pinchad en el enlace AC/DC What´s the
diference?
Funcionamiento de centrales eléctricas: www.tecnotic.com pinchad en la ficha animaciones, en la página 3 se
encuentra el bloque de Energía, pinchad cualquiera de los enlaces.
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