¿Cómo funciona una planta generadora de electricidad?

Todos hemos visto equipos que proveen de energía eléctrica a hogares, industrias o comercios, evitando la pérdida de electricidad. Pero, ¿sabes cómo funciona un generador eléctrico? Si la respuesta es negativa, ¡entonces te recomendamos seguir leyendo!

Los generadores eléctricos funcionan con distintos tipos de combustibles como son: gasolina, diésel y gas. Por su gran eficiencia y confiabilidad, se han convertido en la mejor opción en términos de suministro y respaldo eléctrico.

Sin importar el tipo de combustible, todos los generadores tienen ciertas características que aplican a cualquiera por igual. Lo que significa que, al conocer el funcionamiento general y los sistemas que los conforman, podemos comprender su funcionamiento.

¿Quieres saber cómo funcionan? De ser así, en nuestro artículo conocerás la respuesta y aprenderás primeramente qué son, cuáles son sus partes y su operatividad.

¿Qué es un generador eléctrico?

Es un equipo que funciona a base de un motor de combustión interna, el cual se acopla a un alternador para generar electricidad. El motor de combustión interna está diseñado especialmente para transformar la energía térmica de un combustible en energía mecánica, el alternador toma de base este movimiento y por medio de la ley de electromagnetismo, lo convierte en energía eléctrica.

Como ya lo mencionamos los motores de combustión interna pueden ser a diésel, gas o gasolina, incluso hay opciones donde se pueden utilizar varios tipos de combustibles en el mismo equipo. Seleccionar cuál se adapta más a tus necesidades va a depender del tipo de combustible disponible y del uso que se le dará, ya sea en los hogares, comercios, industrias o aquellos que pueden ser transportados de un lugar a otro, denominados móviles.

A continuación, vamos a proceder a explicar su funcionamiento.

Funcionamiento de un generador eléctrico

Un generador eléctrico es un dispositivo con un sistema complejo donde la clave de su funcionamiento se encuentra en la denominada "Ley de Faraday", desarrollada por el químico inglés, Michael Faraday.

Según la página web Concepto.de, La ley de inducción electromagnética de Faraday establece lo siguiente:

“La tensión inducida en un circuito cerrado es directamente proporcional a la razón de cambio en el tiempo del flujo electromagnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito mismo como borde”.

En otras palabras, la ley de Faraday establece que, si un conductor pasa a través de un campo magnético, un voltaje será inducido en el conductor. En este sentido, para producir voltaje, un alternador requiere tres elementos:

1. Conductor: El conductor en un alternador son las bobinas del estator (armadura).

2. Campo magnético: El campo magnético en un alternador es generado en el rotor.

3. Movimiento relativo: El movimiento relativo entre el campo magnético y el estator es provisto por el motor de combustión interna.

La teoría de inducción electromagnética es aplicada a los generadores. El campo magnético se hace pasar a través de los conductores y como resultado se produce una fuerza electromotriz (EMF-Voltaje). A medida que el campo magnético se mueve a través del conductor, las líneas magnéticas de flujo atraviesan el conductor induciendo un voltaje.

La cantidad de voltaje inducido en el conductor depende de lo siguiente:

· Número de vueltas de la bobina (estator).

· La velocidad de las líneas de flujo del campo magnético que “cortan” o pasan por conductor (estator).

· La fuerza del campo magnético en el rotor.

Este dispositivo es correctamente llamado “alternador”, debido a que la corriente fluye primero en una dirección y después en la dirección contraria, alternando dependiendo de la polaridad del campo magnético.

Es importante mencionar que el alternador es el responsable de generar un voltaje, pero la corriente podrá fluir solo cuando exista un circuito completo incluyendo una carga.

Componentes de un generador eléctrico

Los generadores eléctricos están compuestos por una gran cantidad de elementos, mencionaremos los principales necesarios para su correcta operación y protección:

• Motor: Como ya se mencionó anteriormente, utiliza la energía de un combustible para transformarla en movimiento, por lo tanto, es el encargado de proveer el movimiento relativo necesario para la generación de electricidad. La potencia real o activa del equipo está condicionada por la capacidad del motor.
• Alternador: Se encarga de tomar la energía mecánica suministrada por el motor para generar energía eléctrica. Tanto la potencia activa como la potencia reactiva (kVAR), así como la capacidad de arranque de motores están condicionados por la capacidad del alternador.
• Sistema de Control: Es el encargado de controlar las secuencias de arranque/paro del equipo, monitorear las variables mecánicas/eléctricas para asegurar su correcto desempeño y protegerlo para evitar daños.

El motor está compuesto principalmente por

· Sistema de admisión: Encargado del suministro de aire requerido para la combustión.

· Sistema de escape: Es el responsable de enviar los gases de combustión al exterior, generalmente se requiere tubería y accesorios adicionales cuando se ubican dentro de las instalaciones o cuartos de máquinas.

· Sistema de refrigeración: Debido a las altas temperaturas y calor generado por la combustión, el sistema de refrigeración es el encargado de mantener temperaturas ideales para evitar daños y mejorar la eficiencia del motor.

· Sistema de lubricación: Protección ante el desgaste, garantizando el correcto desempeño y durabilidad del equipo. Adicionalmente, el aceite se encarga de disipar el calor generado por las partes móviles del motor.

· Sistema de combustible: Encargado de controlar el suministro correcto de combustible en las presiones y flujos adecuados para el óptimo desempeño del equipo, además, es el encargado de mantener la velocidad constante para garantizar la frecuencia eléctrica requerida. Existen diferentes tipos de sistemas los cuales van enfocados de acuerdo al tipo de combustible utilizado y las características propias del diseño del motor.

El alternador por su parte está compuesto principalmente por:

· Estator: Es un embobinado fijo que hace la función de conductor de acuerdo a la ley de Faraday y es donde se produce la fuerza electromotriz (EMF-Voltaje). La carga es conectada a las terminales del estator.

· Rotor: Es el encargado de generar el campo magnético. Es el elemento móvil que gira dentro del estator para inducir la EMF.

· Regulador de voltaje: Se encarga de regular la cantidad de voltaje inducido en el rotor con lo cual se controla intensidad del campo magnético y así garantizar el voltaje correcto a la salida del estator.

Además, el equipo suele ser acompañado de un interruptor de protección y aunque existen diferentes tipos, por lo menos debe cumplir con protecciones 50/51 en caso de cortocircuito o de sobrecarga.

Comprender cómo funciona un generador eléctrico, es sinónimo de entender cómo cada una de sus partes juega un papel fundamental para proporcionar una sinergia perfecta y lograr la creación de la energía eléctrica que necesitamos.

Diferencia entre generadores eléctricos de uso manual y automático

Básicamente, el funcionamiento es el mismo. La diferencia radica en que en los generadores de uso manual un operador es el encargado de encender el equipo cada que es requerida la generación de energía eléctrica. Aunque pueden ser utilizados en cualquier aplicación, comúnmente son portátiles o móviles, los cuales pueden ser desplazados de un sitio a otro.

En los generadores automáticos, el control se encarga de monitorear los parámetros eléctricos de la compañía suministradora (red) y en caso de salir de parámetros o interrupción de la energía, se inicia una secuencia de arranque automática y se envía una señal para que el tablero de transferencia conecte la carga hacia el generador. Cuando el suministro eléctrico es restablecido el control envía una señal al tablero de transferencia para que conecte la carga hacia la red, después de un tiempo de enfriamiento, los generados se apagan y quedan preparados para ser utilizados cuando sea requerido.

Hoy en día la mayoría de los controles pueden trabajar tanto en modo manual como en automático.

Es importante que conozcamos cómo funciona un generador eléctrico para poder elegir cuál es el adecuado dependiendo de nuestras necesidades y el uso que vamos a darle, ya sea el hogar, comercio, industria o inclusive, si somos viajeros frecuentes y queremos llevar energía confiable a donde quiera que vayamos.