Fundamentos de Electricidad y Generación de Energía Eléctrica

Tema III: Electricidad a Pie de Obra

1. Introducción y Definiciones

Es imprescindible realizar una acometida eléctrica a pie de obra.

Circuito Eléctrico

Es un conjunto de elementos donde existen posibilidades de que se origine una corriente eléctrica. Donde:

• G = Generador
• I = Interruptor
• R = Receptor
• A = Amperio
• V = Voltímetro

Corriente Eléctrica

La corriente eléctrica se define como la circulación de electrones libres a través de un hilo conductor cuando entre sus extremos se aplica una diferencia de potencial permanente.

2. Magnitudes Eléctricas

• Tensión Eléctrica

  Diferencia de potencial eléctrico que tiene que haber entre dos puntos para que exista la corriente. Se mide en voltios (V).

• Intensidad

  Cantidad de corriente que circula por un hilo conductor en la unidad de tiempo. Se mide en amperios (A).

• Resistencia Eléctrica

  Oposición que presenta el hilo conductor al movimiento de electrones. Se mide en ohmios (Ω).

• Potencia Eléctrica

  Trabajo realizado por una corriente en la unidad de tiempo. Se mide en vatios (W).

Donde:

• V = Tensión (Voltios)
• I = Intensidad (Amperios)
• R = Resistencia (Ohmios)

Efecto Joule

Transformación de la energía eléctrica en energía calorífica cuando la corriente circula por un conductor. Se mide en julios (J) o calorías (cal). (Por ejemplo, una cantidad de calor Q puede ser 0.24 julios).

Donde:

• R = Resistencia (Ω)
• I = Intensidad (A)
• t = Tiempo (s)

Cuando la potencia actúa durante un cierto tiempo, la máquina que la produce cede un determinado trabajo, el cual es igual a la potencia multiplicada por el tiempo.

3. Producción de la Energía – Generadores

Un generador eléctrico es todo aparato que transforma cualquier tipo de energía en energía eléctrica.

Según el tipo de energía, los generadores se clasifican en:

• Térmicos

  Transforman la energía calorífica en eléctrica.

• Pares Termoeléctricos

  Generan electricidad al soldar.

• Químicos

  Transforman la energía química en eléctrica.

  • Pilas y acumuladores

• Mecánicos

  Transforman la energía mecánica en eléctrica.

  • Dinamos y alternadores: Su funcionamiento se basa en las leyes del electromagnetismo.

3.1. Generadores Mecánicos

Los generadores mecánicos están constituidos por:

• Inductor

  Produce un flujo magnético, denominado campo inductor.

• Inducido

  Conjunto de espiras donde se producen las corrientes inducidas.

• Colector

  Sirve para recoger la corriente producida en el inducido y conducirla al exterior para su utilización.

3.2. Dinamos y Alternadores

Las dinamos producen corriente continua, mientras que los alternadores producen corriente alterna.

Ambas construcciones son similares a un generador elemental, con la inclusión del colector para extraer las corrientes inducidas en la espira. Por lo tanto, la diferencia principal entre dinamos y alternadores radica en la disposición del colector para obtener el tipo de corriente deseada.

Corriente Alterna

Es una corriente que invierte su sentido periódicamente y en la que los electrones efectúan pulsaciones de forma senoidal.

• Periodo

  Tiempo que ha de transcurrir para que la corriente vuelva a adquirir el mismo valor.

• Frecuencia

  Número de periodos por segundo.

• Fase

  Valor de la intensidad de corriente en un instante dado.

• Amplitud

  Valor máximo de la fase en el mismo periodo.

4. Corriente Monofásica y Trifásica

• Monofásica

  Corriente cuya frecuencia tiene un solo valor, es decir, una fase en cualquier instante. Se crea cuando en el inducido del generador solo hay un arrollamiento.

• Trifásica

  Corriente cuya frecuencia tiene tres fases en un instante dado. Está formada por tres corrientes monofásicas de la misma amplitud y periodo, desfasadas 120º entre sí.

5. Leyes del Electromagnetismo

• Ley de Neumann

  La variación de flujo magnético que atraviesa un circuito cerrado produce en él una corriente inducida que dura mientras exista la variación del flujo.

• Ley de Lenz

  El sentido de la corriente inducida así originada es tal que el campo magnético tiende a oponerse a la variación del flujo que la motivó.

• Ley de Maxwell

  El sentido de la corriente inducida coincide con el avance de un sacacorchos en el sentido del flujo magnético inducido.

6. Teoría Elemental del Generador

Si disponemos de un electroimán (inductor) y un arrollamiento (que será una espira enrollada a un cilindro que gira dentro del campo magnético que atraviesa la espira), conforme a las leyes de Neumann y Lenz, se producirán en la espira corrientes inducidas cuyo sentido viene dado por la regla del sacacorchos.