Generadores eléctricos y sus principios de funcionamiento

Los generadores eléctricos son unos dispositivos que se encargan de transformar la energía mecánica en energía eléctrica. Dependiendo de la clase de generador que sea opera de una manera diferente. Hoy vamos a repasar el funcionamiento de los generadores electroquímicos y de los generadores electromagnéticos. Para su correcta instalación, conviene tener en cuenta una serie de normas de seguridad para generadores eléctricos.

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La reacción química en los generadores electroquímicos

Un generador electroquímico es un tipo de generador eléctrico que convierte directamente la energía almacenada en sustancias químicas en una corriente eléctrica, a través de una reacción química. Este es el sistema que manejan las pilas y baterías que proporcionan energía independiente a nuestros dispositivos eléctricos.

Cada generador electroquímico opera de un modo en función de sus características, ya sea abierto, cerrado, con sistemas simples o compuestos, recargable, etc.

El más simple de los generadores electroquímicos es el que se basa en la celda electroquímica, en la que se genera una corriente eléctrica con una diferencia de potencial o fuerza electromotriz gracias a una reacción de oxidación-reducción.

Como su propio nombre indica, la reacción de oxidación-reducción es una reacción química que produce una transferencia de electrones que a su vez provoca una modificación en los estados de oxidación.

En este sentido, se requiere que el sistema posea un agente reductor, es decir, un elemento químico que proporcione electrones a la estructura química, realizando la función de oxidación, y de un agente oxidante, que capte los electrones reduciendo la oxidación.

Por lo tanto, la reducción significa una ganancia de electrones, mientras que la oxidación es una pérdida. Como los electrones ni se crean ni se destruyen en las reacciones químicas, la oxidación y la reducción siempre operan conjuntamente.

Esto significa que los elementos no son consumidos, sino que cambian su estado, pudiendo volver a su estado original en determinadas situaciones. Por ejemplo, en el caso de las baterías, si se aplica una diferencia de potencial, el flujo de electrones que se genera durante la descarga se invierte y la energía se reestablece, de forma que puede volver a ser utilizada.

El fenómeno de la inducción electromagnética en los generadores electromagnéticos

Por su parte, el generador electromagnético sustenta su funcionamiento en el fenómeno de la inducción electromagnética, descubierto por Miguel Faraday, que afirma que cuando un conductor cerrado gira dentro de un campo magnético producido por un imán, se origina en su interior una diferencia de potencial capaz de producir una corriente eléctrica.

Concretamente, la Ley Faraday establece que: «El voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde»:

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En esta fórmula, E es el campo eléctrico, dl es el elemento infinitesimal del contorno C, B es la densidad de campo magnético y S es una superficie arbitraria, cuyo borde es C. Las direcciones del contorno C y de dA están otorgadas por la regla de la mano derecha.

Faraday llegó a esta conclusión después de experimentar durante muchos años con corrientes y con imanes. Gracias a la representación del campo magnético en forma de líneas de fuerza, Faraday encontró la explicación: para que se generara una corriente inducida en la bobina era necesario que las líneas de fuerza producidas por el imán fueran cortadas por el hilo conductor de la bobina como consecuencia del movimiento de uno u otro cuerpo.

Aunque, cabe mencionar que él nunca formuló la ecuación de la ley que lleva su nombre, se limitó a hacer la observación pertinente que dio lugar a su creación.

Como vemos, los principios de funcionamiento de los generadores eléctricos son muy diferentes dependiendo del tipo que sean y de las características que presenten.

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