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sábado, 10 de junio de 2017

La energía y su conversión



Definición:

La Energía es la capacidad de todo sistema para producir trabajo. Esta capacidad de realizar trabajo puede ser debida a diversos factores, lo que permite hablar de diferentes formas de energía: la mecánica, la eléctrica, la luminosa, la calorífica, la nuclear, etc.

El Principio de la Conservación de la Energía expresa, que en un sistema donde no hay variación de masa, la energía ni se genera ni se destruye, simplemente cambia su forma.

Este principio es el primer fundamento de las máquinas: Para poder conseguir una forma energética apropiada para los fines industriales será necesario transformar la energía primaria que se encuentra en la naturaleza a una forma que nos sea útil para nuestros fines.

Las fuentes primarias de energía que se encuentran en la naturaleza son varias:

·         La energía de las aguas (Energía Hidráulica).
·         La energía de los vientos (Energía Eólica).
·         La energía del Sol (Energía Solar).
·         La energía de la materia en su estado natural (carbón, fuelóleo, gas, etc. → Energía Térmica).
·         La energía de la materia en su estado atómico (Energía Nuclear).

Los diferentes tipos de Energía Primaria.

La Generación de Energía

Las fuentes de energía primaria habitualmente utilizadas son las siguientes:

Agua → Centrales hidráulicas



Átomo, Fisión nuclear → Centrales nucleares


Viento → Centrales  eólicas


Sol → Centrales fotovoltaicas


Las fuentes básicas de energía y las que proporcionan el porcentaje más elevado de la misma son el agua, el carbón, el fuelóleo el gas y la energía nuclear.

Transferencia de energía entre sistemas:

1.- Acopladores energéticos

La energía en la naturaleza se encuentra en forma de ENERGÍA PRIMARIA. La utilización directa de este tipo de energía no suele ser posible y previamente se realiza una conversión de las mismas a una energía que pueda ser utilizable. Por lo general la Energía Primaria se transforma en Energía Eléctrica en las Centrales Eléctricas.

Una máquina, en su concepción más general, es el conjunto de aparatos combinados para recibir cierta forma de energía, transformarla y restituirla en otra más adecuada para producir un efecto determinado. Las Centrales de Energía eléctrica utilizan básicamente dos tipos de máquinas:
  • Turbinas (para transformar la energía primaria, agua, viento, gases, etc, en energía mecánica de rotación) y motores.
  • Alternadores (transforman la energía mecánica de rotación en energía eléctrica).


2.- Transductores de energía

Dispositivo que puede ser estimulado por cualquier tipo de energía de uno o varios sistemas de transmisión y suministrarla en uno o varios medios o sistemas distintos.


Estos dispositivos de conversión se basan, todos ellos, en principios físicos similares (acciones y reacciones entre campos eléctricos y magnéticos, fuerzas electrodinámicas), pero su forma y estructura dependen de la función a que se destine cada uno de ellos.

Ejemplos de Transductores de energía:

  • ·         Micrófono
  • ·         Altavoz
  • ·         aparato para producir ondas ultrasonoras
  • ·         aparato de medida
  • ·         relé
  • ·         motor eléctrico

Clasificación de los Transductores de energía

Se clasifican en 3 categorías:

  • Primera categoría: Los equipos de medida y control que operan generalmente con señales muy pequeñas y con una relación lineal entre la entrada y la salida, (Micrófono, altavoces, amperímetros, voltímetros, etc.).
  • Segunda categoría: Dispositivos capaces de ejercer una fuerza. Relés, contactores, solenoides, electroimanes, freno electrodinámico, etc.
  • Tercera categoría: Las máquinas que realizan una conversión continua de energía. Motores y generadores.

3.- Convertidores

Dispositivos que convierten la corriente alterna en continua (transforman la frecuencia) o cambian un tipo de información codificada en otra forma equivalente.


Clasificación de los Convertidores de energía

Se clasifican en 3 categorías:

  • Máquinas que transforman una corriente de tipo determinado en corriente de otro tipo. Entre los más comunes que transforman la corriente alterna en continua se encuentran los convertidores estáticos o rectificadores, y los convertidores rotativos (grupos motor-generador con motor de inducción o asíncrono y los convertidores síncronos o conmutatrices).
  • Convertidores de fase y frecuencia. Los primeros transforman un sistema de corrientes alternas en un sistema de igual frecuencia con diferente número de fases, y los segundos transforman corriente alterna de diferente frecuencia.
  • Dispositivo que cambia una información codificada de una sola forma en una información equivalente, codificada en otra forma. Por ejemplo un convertidor analógico-digital.

Conversión Electromagnética: El Transformador

Si dos o más circuitos eléctricos los acoplamos entre sí a través de un circuito magnético común, tenemos un Acoplador Electromagnético. Es decir, un Transformador eléctrico.

El Transformador es una máquina eléctrica estática que transforma energía eléctrica, con una tensión e intensidad determinadas, en energía eléctrica, con tensión e intensidad distintas o iguales a las anteriores.

Este tipo de máquina eléctrica transforma energía eléctrica en energía eléctrica, cambiando los valores de las magnitudes de tensión e intensidad de una potencia dada. Por ejemplo, cambia los valores de la corriente de alta tensión y débil intensidad en otros de baja tensión y gran intensidad, o viceversa.

Inventado en 1882 por el francés Gaulard y el inglés Gibbs, no es propiamente un convertidor, pero es una máquina imprescindible para el transporte de la corriente alterna. No sirve para corriente continua por basarse en la transformación de una f.e.m. variable que cumple la ley de la inducción electromagnética.

Conversión Electromecánica: Generadores Eléctricos

Sin olvidar que la energía eléctrica es fácilmente transportable y está presente en todo el proceso de aprovechamiento y transformación de la energía, aquí nos interesa la conversión electromecánica, en la que se cambia la energía mecánica en eléctrica y viceversa, mediante los acopladores o transductores electromecánicos.

Los Acopladores o transductores electromecánicos, son máquinas eléctricas dinámicas que se conocen con el nombre de generadores eléctricos y motores eléctricos.

Los Generadores Eléctricos son máquinas eléctricas dinámicas que convierten la energía mecánica que reciben en su eje en energía eléctrica que puede ser utilizada desde sus bornes.


Conversión Electromecánica: Motores Eléctricos

Los motores Eléctricos convierten la energía eléctrica que reciben o absorben de la red en energía mecánica útil rotatoria que suministran por su eje.




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